随着世界能源的日益消耗,节能的呼吁也愈来愈强烈。在我国发改委公布的“节能中长期专项规划”中,明确要求到2010年单位GDP能耗降低20%,这已经成为“十一五”经济建设的首要目标。节能,已经成为全民关心的大事。
在工业现场,变频器作为底端的产品,从生产线上的最初端就开始发挥其节能的功效,现在已经得到了比较广泛的应用。但一种产品、一种技术,发展到一定阶段后,总会遇到某种瓶颈。变频技术现在可以说正处于这个阶段。如何突破这种瓶颈,利用变频技术实现工业现场的高效节能,是工业领域普遍关心的问题。

金大嶺先生--中达电通股份有限公司AMD产品处经理

陶骏先生--上海富田电气技术有限公司副总经理

康永强先生--丹佛斯中国有限公司市场部经理
工业现场变频技术应用现状
金大嶺先生:近几年,在国家政策的影响下,企业的节能意识不断地增强。变频器作为重要的节能产品,在工业现场的应用越来越广泛。人们对变频器节能应用的意识也在不断地提升。过去变频器产品更多的是用于调速,而现在在节能大环境的影响下,用于节能方面的趋势已经很明显了。
除了关系国计民生的重大经济领域(如冶金、钢铁、电力、煤炭等),一些产业机械的工业现场的节能意识也在逐步增强。比如塑料机械、纺织机械等行业都有许多设备有节能改造的要求,变频技术应用前景非常广阔。
变频技术与控制技术结合是发展趋势
金大嶺先生:变频器节能主要体现在电机输出功率方面。传统的调速系统,电机工作在额定转速,恒功率运转,通过齿轮箱、皮带轮等传动机构达到转速要求,这样齿轮箱、皮带轮传动摩擦会产生能量浪费。矢量控制技术变频器可以让电机在低频率,甚至是零频率下都有150%甚至180%以上的额定转矩输出,这样使得电机在低速运转时也能保证足够的力矩输出,电机低速直接驱动负载,调速系统机构变得非常简单.变频驱动技术和控制技术的结合是变频器发展的一个趋势。随着高效能电机的发展,以及网络化技术、数字技术的普及,小型的、低功耗的电力电子技术和执行机构集成发展,这样,每台电机就相当于一个高效能的驱动系统。所以说,拥有节能功能的变频调速电机在未来的发展也是大有潜力的。当然,这种产品目前还处于刚起步阶段。在工业现场的控制技术以及产品的可靠性方面都需要得到更好的解决。包括环境的适应性、封装、散热等很多的问题都要处理。
我们还看到,由通用的矢量控制变频器驱动高效能的同步马达这种使用方式也越来越普及。同步马达比异步马达调速系统的效率要高许多,使得变频节能的效果更加明显。
变频器的集成化趋势更明显
金大嶺先生:在变频技术的发展方面,要时刻考虑到产品的优化与性能提升,把一些新的控制技术应用到变频器中来。比如台达的VE系列变频器,就集成了一些先进的伺服控制技术。这样不仅使系统的性能更好,产品的稳定性和可靠性更好,响应速度更快,而且使得变频器的性价比也提升了,最终用户会得到更多的实惠。此外网络技术的发展也为变频器的发展提供了更为广阔的发展空间。传统的变频器通信接口所用的大多是S485这种通用协议,这种协议在进行数据传输时速度限制比较大,在一些比较大的设备,比如化纤生产线,造纸设备上的传输速度就不能够满足要求。现在人们开始将现场总线技术应用于变频器上,变频器可以通过DeviceNet、Profibus等协议进行网络间数据传输,大大提升了数据传输量和速度。随着工业自动化水平和规模的提升,变频器与现场总线的融合会是变频器发展的一个必然趋势。
变频电机市场发展迅猛
陶骏先生:通常变频器用来改变电机的控制性能,以达到节能的目的。随着人们对产品质量的要求越来越高,对加工设备的高速化、高精度、高效输入输出的要求也带动了对驱动电机性能的更高要求。要求电机的调速范围、恒功率范围都比以前有所提高,普通电机已经不能满足要求。变频电机由此登上市场的前沿舞台。
现在变频电机的应用已经越来越广泛,机床、纺织、印染、塑胶、包装、化工、冶金、仓储、风机水泵等行业都可以看到变频电机的身影。交流电动机的变频调整控制方法也由标量控制向高动态性能的矢量控制与直接转矩控制发展。
上海富田电机的VFG系列变频电机采用基频制代替基极制,用频率选用来取代传统电机的极数。与传统的基极制电机相比具备几个特点:在输出同等的力能指标下,功率因数和效率更高,电流小,节能效果好;在满足机器功能的基础上,将变频器、变频电机、增/减速机构做合理的配置,可获得更合理的功能并降低配置成本;恒力矩和恒功率的调速范围更宽广。
变频电机系统随着电力电子技术的发展而快速发展,其应用领域不断扩展。这种产品的技术在国外已经比较成熟,在国外的应用也已经形成了一定的规模,成为一个产业。而在近两年,我国的一些企业,其中包括一些有实力的民营企业,都已经开发出独具特色的变频电机。目前变频电机已经成为了我国电机行业发展的一个新的增长点。变频电机相比普通电机的结构成本增加、防护等级提高、绝缘材料改变、制作成本增加等问题都是必须要引起注意的地方。
自动能量优化功能可防止电能损耗
康永强先生:采用变频调速器控制水泵和风机的转速,可以节省大量的能量。以往,人们在使用变频器时必须先估计实际的转矩特性和电压/频率(U/f)比,并再根据实际工况和耗能对变频器进行准确的设定。在最新一代的VLT变频器内,引进了自动能量优化器(AEO-Automatic Energy Optimizer)。每台变频器均配有此项功能,并在出厂前作为标准设定。就是说,不再需要为获得更大节能而对变频器进行任何编程或配附件了。采用AEO功能,用户再不需要计算或估计系统的特性了,因为VLT变频器能按照实际负载情况,不断地计算并调整电机的最佳励磁电压,达到最佳节能效果。人们在系统设计时常常选择大于实际要求的电机,以确保一安全工作区域。但使AEO功能能在整个转速范围内调低励磁电压,防止任何不必要的电机电能损耗。这意味着即使电机在额定转速工作时依然可提供节能效益。
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