《变频器用于压铸机的节能改造 附高压变频器在电厂节能改造中的应用+高压变频器在大功率电机节能改造中的应用研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变频器用于压铸机的节能改造 附高压变频器在电厂节能改造中的应用+高压变频器在大功率电机节能改造中的应用研究.docx（7页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、对于压铸制品行业来说，电耗是其生产成本构成的主要部分，而压铸机是制品厂的主要能耗设备之一，人称电老虎。因而降低压铸机的能耗成为压铸行业降低成本，提高产品竞争力的有效途径。一、压铸行业简述目前绝大多数的压铸机都属于液压传动压铸机，液压传动系统中的动力由电机带动油泵提供。在压铸周期过程中的变化，压铸机在不同工序下需要的流量和压力不同，必须依靠流量阀和压力阀来调节不同工序所须的不同流量和压力。并且当负荷变化比较大时，由于定量泵不可调节输出功率，因此多余的能量只能消耗在挡板、油路泄漏、油温的升高中，也加剧了各种阀的磨损、又造成油温过高、电机噪音过大、以及机械寿命缩短等现象。并且通常在设计电机的容量时比
2、实际需要高出很多，存在“大马拉小车”的现象，造成电能的大量浪费。因此推广变频器在压铸机上的应用，对于减少能源浪费具有重要意义。二、压铸机液压系统原理概述1、压铸机工作原理概述全液压式压铸机是一种典型的周期性工作制设备，在一个完整的工作周期（工序过程）大致可分为锁模，给汤，押射，抽芯，开模，顶针、冷却，蓄压等几个阶段，各个阶段都是通过油泵马达泵出液压油到各个油缸推动传动机构完成一系列动作，各个阶段需要不同的压力和流量。对于液压系统来说，每个阶段对压力、流量的要求各不一样，而油泵马达的功率是根据其运行过程中最大负载配置的，而压铸机一个工作周期中只有高压锁模和押射工作阶段负载较大，其他工作阶段一般较
3、小，在冷却过程的负载几乎为零。对于油泵马达而言，压铸机过程是出于变化的负载状态，在定量泵的液压系统中，油泵马达以恒定的转速提供恒定的流量，而工作所需压力和流量大小是靠压力比例阀和流量比例阀来调节的，通过调整压力或流量比例阀的开度来控制压力或流量大小。多余的液压油通过溢流阀回流，此过程称为高压截流，由它造成的能量损失一般在50%左右。2、压铸机节能改造原理概述由压铸机工作原理得知，高压截流是油泵马达耗能的浪费之处。我公司生产的压铸机专用电流矢量变频器利用这一特点，根据压铸机生产工艺的需求，采用变频器调节油泵马达的转速，根据压铸机工作时所需的压力或流量参数及压铸机的动作反馈信号同步控制压铸机的比例
4、流量阀、比例压力阀实现压力和流量的自动调节，其效果相当于将定量泵改造成变量泵，使通过溢流阀的回流流量降到最低，油泵输出与整机运行所需压力和流量相匹配，而且无高压溢流能量损失。变频器通过反馈信号跟踪各个工作阶段的压力和流量变化，并自动调节油泵电机的转速。这样，油泵电机的电耗将跟随输出负载的变化而变化，从而可最大限度的节电，即经济又实用。很多工厂通过改造，已取得了显著的经济效益。3、压铸机的电能消耗压铸机的电能消耗主要表现在以下几个部分：1）液压系统油泵的电能消耗2）加热器的电能消耗3）循环冷却水泵的电能消耗在压铸车间内，一般多台压铸机共用一台冷却水泵，其中液压油泵电机的用电量占整个压铸机用电量的
5、80%以上，所以降低其耗电量是压铸机节能的关键。三、压铸工艺说明压铸机合模和脱模，开模系统所需油压较低，且时间较短；而注射，保压，冷却系统所需油压较高，且时间较长，一般为一个工作周期的40%60%.每个阶段时间的长短与加工工件有关；间歇期长短也与加工工件的情况有关，有时可以不要间歇期。如果注射的螺杆用液油马达驱动，注射时的系统油压会高一些。压铸机加工工件的重量，从数十克到数万克不等。因此，压铸机就有中小型和大型之分，加工数十克的小工件和加工数千克的大工件一个周期的时间也是不相同的，就是对同一台压铸机，加工工件的原料不同，各段工艺流程中所需的压力和时间也是需要改变的。四、节能效益预估1、评估依据
6、：电机使用效率预估70%,电机节电率预估35%-45%,改造总功率22KWX5台二UOKW；电费单价0.7元/度，每天工作24小时，每月工作30天，每年工作12个月,开机率85%。理想节电率=l-(3050)3*100%=(1-0.216)*100%=78.4%据我们估计保守节电率应该在45%左右。2、效益评估：每天节约电量二电机功率X电机使用效率X节电率x24小时X开机率=110KW70%40%24H85%=628.3度每月节约电费=628.3x30x0.7=13194.7元每年节约电费=13194.7x12=158336.4元3、投资总成本：投资总成本=电机功率xl.2倍X单价=UOKWX
7、I.2x1000元KW=132000元4、投资回收期：投资回收期二投资成本月节省电费=132000元13194.7元=10月五、设备选型及日常维护选用普传P19000系列高性能电流矢量变频器，根据压铸机主油泵电机的功率匹配同功率的即可。变频器内部核心器件均采用进口元件，保证变频器的质量及在正常使用情况下的使用寿命。1、变频器散热风扇及柜体的散热风扇平均寿命为2年，请注意日常清洁、防止积尘堵塞。2、变频器滤波电解电容正常使用情况下寿命为35年，请注意到期联系更换。3、安装地点要尽量远离潮湿、粉尘，严禁有金属粉尘。六、改造后效果高节电率：改造后，使定量泵变为节能型变量泵，压铸机液压系统与整机运行所
8、需功率基本匹配，无高压节流、溢流能量损失，节电率可达20%60%。高效率：改造前功率因数一般为0.50.8,改造后可达0.96以上，故能显着提高电网功率因数，降低无功电流，从而降低线路损耗。对供电设备而言，则起到了增容的作用。高可靠性:保留压铸机原有控制方式及油路不变做备用，出现故障及时报警,具有过压、过流、过载、过热、欠压及对地短路等多种保护，还可有效地保护油泵电机。采用市电/节能运行控制方式，一旦故障时不影响生产。延长机械寿命、改善环境：软起动减轻开机锁模震动，延长设备和模具的使用寿命、减轻噪音。改善工作环境，系统发热明显减少，油温稳定，冷却用水量可节省30%以上。延长密封组件的使用寿命，
9、降低停机维修机会，节省大量维护费用。七、结论节电就是创造效益，整个用电系统节电改造后达到一次投资，长期受益。这项节电改造在减少电费的同时，也为压铸机提供优良的安全保护作用，将有利于保护电机、电子元件、开关元件等设备的使用寿命，还可起到电机软启动的作用，减少设备投资成本、维护成本，提高企业生产效率，增创企业效益。提升企业产品市场竞争力。高压变频器在电厂节能改造中的应用h卜卜 卜 卜 卜24.1-I助奉#元AlI超附24.担而方二功率单元Brl.邮的121功率N无C2IoII丁!功率不元而i功“兀BBl.滞硝ML_卜-f;总儿7I2l.h2-1力中*兀Hl滞后电,滞六24|卜一I功不.几箱h滞后2
10、47Y图1变频器系统拓扑结构图摘要：随着经济的快速发展，人们对能源的需求不断增加，对环境保护和能源节约也越来越重视，构建节能型社会的理念日益深入人心。高压变频器在电厂工作中起到了重要的节能作用，因此这项技术被广泛的应用。高压变频调速的方式和工作效率都是更具优势的，其在节能方面取得了巨大的经济效益，节约了成本，增加了利润。基于此，本文就对高压变频器在电厂节能改造中的应用有关内容进行分析，可供参考。关键词：高压变频器;电厂节能;改造1高压变频器的概述高压变频器目前主流拓扑结构采用的是单元串联型移相级联式，它主要有移相变压器、功率模组单元、控制系统单元、内水冷系统、外水冷系统等几个部分组成，以6kV
11、变频器为例，每相有5个功率单元相互串联，三相共15个功率单元，采用Y形连接，每个功率单元为三相AC690V输入，5个串接正好构成6kV的相电压，图1为级联式拓扑结构示意图，功率单元通过级联形式相互连在一起,能把高压元件换成低压元件，进而得到高压输出的效果，每台功率单元电路、结构完全相同，可以互换，此级联形式让元器件间所出现的均压现象得到了更好的处理，也减少了购买元器件的费用。移相变压器原边Y形连接，副边采用延边三角形连接，共15个三相绕组，分别给每台功率单元供电，每相5个绕组之间移相角12JSo控制系统单元是高压变频器系统电路的核心部分，主要由主控制电路、信号检测电路、门极驱动电路等组成。驱动
12、电路采用光纤驱动，抗干扰能力强，运行可靠。2实践中的高压变频器操作2.1 注重送电前的检查第一，高压变频器送电前要仔细检查周围环境，检查粉尘、温度和湿度是否超标，避免对该设备的工作性能造成不利影响；第二，分析进出电缆的连接状况，确保这类电缆的连接牢固性，从而为高压变频器的正常运行提供可靠保障；第三，高压变频器送电前，要及时对变频器柜内进行清理，对变频器周围灰尘进行清理。2.2 注重控制电源送电前检查第一，全面检查所有的高压柜门是否关闭，确保高压变频器的运行安全状况良好性;第二，控制电源送电后，检查变频器面板是否有电，针对性地开展处理工作，使得高压变频器控制电源送电前检查更具科学性;第三，总结高
13、压变频器控制电源送电前检查中的问题，为高压变频器日后的科学使用提供参考信息。2.3 其他方面的操作要点第一，充分考虑高压变频器在实践中的变频运行状况，并且在高压柜带电后，检查冷却风机运行是否正常，并需要注重变频器的规范操作，确保其变频运行效果良好性；第二;通过从远方停与急停按钮这两种不同操作方式的合理使用，实现对高压变频器有效的停机操作。与此同时，应该要了解这类设备的工频运行情况，对与之相关的开关进行合理操作，促使高压变频器能够处于良好的运行状态。高压变频器实践运行中为了提升其运行水平，则需要明确以下几方面的注意事项：变频器高压柜带电后时禁止打开高压柜门;避免轻易更改变频器参数，如果确定需要修
14、改，请仔细查看用户手册;正常运行中要保持控制部分和风机正常运转;尽量不要对变频器内变压器测绝缘，如果需要进行测试，则需要解开输入衰减电阻接线及避雷器，测试后恢复原状;在对电机进行绝缘处理时，需要将电机电缆与变频器分开;对高压变频器的实践应用效果进行综合评估，减少其运行问题发生，从而满足电厂节能改造工程建设的多样化需求。3电厂节能改造工程中高压变频器的应用3.1 引风机节能改造方面的应用风机作为电厂锅炉的重要辅机，其运行状况是否良好、出力是否稳定，关系着电厂机组运行中的稳定性。在实践中，由于电厂引风机运行中存在着挡板，会使其前后形成一定的风压差，从而引发了电厂生产实践中的节流损失问题，可能会降低
15、引风机的工作效率,给电厂的生产计划实施带来阻碍作用。针对这种情况,在电厂节能改造工程中，应该要通过对引风机实际情况的考虑，注重高压变频器在其节能改造中的应用，提升引风机应用中的节能水平。具体表现为：第一，在电厂节能改造工程实践中，应通过对引风机功能特性的考虑，设置好性能可靠的高压变频装置，而且在风压闭环调节方式的作用下，确保引风机运行中的出力稳定性，从而降低电厂锅炉机组运行中的节流损失问题的发生率，优化锅炉的使用功能，满足电厂高效生产要求;第二，基于高压变频器的电厂引风机，可以通过对其电机变频调速改造，提升引风机运行中的自动控制调整水平，降低变频改造方式作用下的能耗问题发生率，使得电厂节能改造
16、工程中引风机的节能效果显著，避免影响相关生产计划的实施效果;第三，通过对高压变频器应用中工频与变频间自动切换功能的考虑，可以使电厂引风机运行中的挡板开度能够得到有效调节，减少引风机运行中的节流损失，进而满足其节能降耗要求。3.2 水泵节能改造方面的应用通过对电厂节能改造工程建设要求的考虑，如果能将高压变频器应用于电厂水泵节能改造过程中，则可以通过对电动机运行效率的有效改变，满足其在较宽范围内进行高效率的转速调节需求，从而增强水泵运行中的节电效果。具体表现为：第一，通过对水泵功能特性的考/8,在其节能改造中，如果能引入高压变频器并加以使用，可以使水泵运行中的电机转速能够得到有效调整，促使电厂水泵
17、能够在最佳的运行效率下进行工作，减少其开关分台次数的同时，还可以提升水泵的节能水平;第二，电厂水泵电机运行中因频繁的工频启动，会降低电机的工作性能，增加水泵运行中的电能消耗量，并会引发节流损失问题，增加电厂的生产成本。针对这种情况，需要在电厂节能改造工程中实施水泵节能改造计划时，注重高压变频器的科学使用，采取高压变频改造的方式，对水泵电机进行针对性处理，减少工频频繁启动对电机所造成的冲击影响，有效应对水泵电机运行中节流损失问题的同时，提高电能利用效率，满足电厂水泵的节能改造要求。4结语总之，注重高压变频器在电厂节能改造工程中的应用，有利于增强这类工程的建设效果。因此，需要从多个角度进行充分考虑
18、，落实好高压变频器在电厂节能改造工程中的应用，使得这类工程的施工作业开展更具针对性，充分发挥高压变频器的应用优势。在此基础上，可以丰富电厂节能改造工程的实践经验，并促进现代电厂更好的发展。参考文献川张兴阳.高压变频器在电厂辅机节能改造中的应用J1.电世界，2015.探讨高压变频器在电厂中的运用J.宋玮.科技资讯.2017高压变频器在大功率电机节能改造中的应用研究摘要：在工业生产中，电机是主要的耗电设备，高压大功率电动机尤其明显，这些设备当中普遍存在着很大的节能潜能，这亦决定了新时期大力发展高压大功率变频技术应用的迫切性和必要性。近些年的实践中表明，应用高压大功率变频系统具有可靠性强、经济效益好
19、的特点，变频调速以其启动和制动性能、优异的调速、高功率因数、高效率、广泛的使用及良好的节能效果等优势而被公认为最具发展前途的调速方式，是调速技术未来发展的方向。那么在这一技术当中，高压变频器是如何在大功率电动机的应用中发挥调速节能作用的，这即是本文所要阐述的重点内容。关键词：高压变频器；大功率电机；节能改造；应用1节能措施的国内外现状国外普遍采取的是能量回馈技术，主要是应用高压变频器对大功率电机设备进行调速控制，利用能量转移回原始设备的功率消耗的反馈分量部分，从而达成降低能源损耗的整体效果。德国西门子公司研制的高压电机的四象限运行电压型交流变频技术已经非常成熟，非常普遍。日本富士公司推出的FR
20、ENIC、RHR系列再生能量装置，也是十分有效、十分成熟的大功率电机改造的成品。但是国外的高压变频装置总的说来价格偏高、对电网的专业要求也很高，不太适合中国工农业共同发展的现阶段基本国情。我国的技术已经能够支撑高压变频装置的研发，技术上也较为成熟。高压变频器作为一种高效节约性产品，也已经被普遍地使用在中国的各行各业。将变频技术引入到中国工农业的大功率电机设备的节能改造中，能在很大程度上节约电能，提高生产效率，减少单位产品的能量使用成本。高压变频器的应用，为各行业的发展做出了巨大的贡献，也为整个社会带来良好的经济效益。2高压变频器的工作原理和优势2.1高压变频原理高压变频器应用单位复用复合技术。
21、其内在结构是多个YWM功率单位串联，并把高压变频器组件串联，构成电压型变频器系统。它由几个YWM功率单位通过串联组成，将高压变频器组件直接串联构成多级电压型高压变频器。高压变频器采用多台单相逆变器串联连接，在多重叠加时.，每台逆变器中PWM的三角波有均匀的相位位移，致使高次谐波互相抵消，减少输出电压中的谐波含量，输出波形十分接近正弦波，得到高压交流电，从而实现高压输出。它对输入和输出变压器的影响很小，因此设备内在的电能消耗也随之降低，并且随着材料器件的集成化趋势进一步发展，电机所使用的变频器的空间位置也将越来越窄。道种高压变频器具有高效率低能耗小体积的特点。2.2节能原理随着企业的进一步发展，
22、大功率电机也越来越普及，传统低功率电机在工作时的恒定动力消耗了较大的电能，造成了极大的成本浪费。高压变频调速技术使大功率电机根据负载的增减情况不断地调节原动力，使得输入和输出电能平衡，有效地降低了电能损耗。功率、转矩、转速存在着关系：P=MV,降低大功率电机的原理就是这个式子的具体应用。当电机的负载发生变化时，应用高压变频调速技术，在电机的负载发生变化时就及时通过高压变频器的电机频率调节机制，使得电机转速发生改变来保持输入、输出电能的同步并最终平衡，达到大功率电机节能的目的。23变频调速的优势三相异步电机的运行区域包括最佳运行区、普通运行区以及不经济运行区。最佳运行区的电机负载率最高，一般来说
23、会高于70%,而不经济运行区得负载率是最少的，大约是在40%以下。因此根据相关能耗规范，应当对平均负载率超过70%的大功率电机进行改造。高压变频器的调频原理是通过改变输入电压的频率，来适应电机设备负载的变化，并实现电能输入与输出均衡，来确保在最佳状态的电力工作。调频电机设备，以确保其有效运作无论是在哪种电压下，这样不仅提高了电机的自我调节的能力，避免电机遭受冲击，也达到了降低单位能耗，提高能源利用效率的目标。3大功率电动机中高压变频器调速节能的应用高压大功率变频调速的装置一般而言就是一种电压源型的，这种电压源型的装置大多使用串联的形态，而且一般是多重叠加状态的，这也就是带来了价位稳定的电压，而
24、且采用多台单相逆变器串联连接，得到可调频调压的高压交流电，用以驱动交流电机。每台单相逆变器为典型的单相三电平桥式逆变器，它由输入变压器的一个副边绕组供电,经整流、滤波后的直流电压供给单相桥式逆变线路,采用专门的PWM控制技术将直流电逆变为0-50Hz0-557V的可调频调压的单相交流电。6kV变频器每组由6台单相逆变器串联可得No3462V高压交流电。三个相组成三相输出，线电压为6kV。在多重叠加时，每台逆变器中PWM的三角波有均匀的相位位移，因而叠加时有用的基波直接叠加，而高次谐波互相抵消，大大减少了输出电压中的谐波含量，输出波形十分接近理想的正弦波。高压变频器的调速装置是多重串联叠加拓扑结
25、构的一种高压变频器，被用于大功率交流电动机的驱动。高压变频器中，每一台单向的逆变器均为典型的三电平桥式单相逆变器，由变压器进行绕组供电的输入，将变流通过整流和滤波程序转化为直流电压，再向桥式单相逆变线路实施攻供给。高压变频器，利用自身专门的控制技术将直流电逆变成可调压、跳频的单向交流电。在多重叠加的情况时，每一台逆变器中的三角波均会产生均匀的相位移，有用的基位叠加在一起，而高次的谐波则得到了相互的抵消，这使得输出电压谐波的含量大大地减小，且输出的波形同理想的正弦波十分接近。高压变频器的功率单位采用的是模块化的结构，其内部全部的功率单元均可以彼此互换，维修也十分的方便。由于功率单元采用的是串联式
26、的结构，故可在功率单元的旁路设置选件，当功率单元发生故障时，就可将故障转至故障单元的自动旁路，变频器仍可正常运行，进而保证了系统可靠的运行。变频器在工控系统中较为重要，是其中非常重要的组成设备，在安装时，一般是安装在点击前端用来实现变频器的调速和节能的，这些节能和调速的实现，对于机械组的使用是有着较为重要的价值的。高压变频器后端主要拖动风机、水泵类负载，实际节电效果达30%60%,未来该行业市场发展将受益于大中型项目改造；低压变频器与控制层和执行层设备共同组成自动化控制系统，其未来发展将受益于制造业”装备升级工变频技术最先用来对电机进行无级调速，通过控制半导体器件的通断改变输出频率，以实现对后
27、端拖动交流电机的软启动、变频调速及提高运转精度，并实现过流、过压、过载保护。从电压分类上，一般把针对3kV10kV高压环境下运行的电动机而开发的变频器称为高压变频器，而将输入电压不高于690V的称为低压变频器。目前我国高压变频器在电力、冶金、水泥领域应用较多，合计占比超过50%；低压变频器应用领域更加广泛，涉及工业生产、石油煤炭、市政交通等多个行业。高压变频下游细分市场组成。4结语高压变频器可以应用于电厂各个环节和设备的节能，文章只是根据电厂实际情况在综合比较分析的基础上，选择了两个方面作为突破点，这也充分说明了在具体实践中要从设备状况、节能效果、技术可行性、经济性等方面进行综合认证,最终确定最佳的高压变频器节能技术方案。参考文献口邹方栋.高压变频器在国电蚌埠电厂中的应用J1.安徽电气工程职业技术学院学报，2010(3)2石志辉.300MW机组凝结水泵变频改造技术方案及节能分析J.电气传动，2011(8).引周京华，周皓，袁奎星，李正熙.三电平大功率通用变频器的研制J.电力电子技术.2011(04)
