高壓變頻器的基本原理及風(fēng)機節(jié)能改造研究

尚永生　馬華明/ .寧夏固海揚水管理處檢修隊 .寧夏水利電力工程學(xué)校

高壓變頻器的基本原理及風(fēng)機節(jié)能改造研究

尚永生1馬華明2/ 1.寧夏固海揚水管理處檢修隊 2.寧夏水利電力工程學(xué)校

隨著社會的發(fā)展和科技的進步，不管是在工業(yè)領(lǐng)域還是人們的生活方面，都發(fā)生了重大的改變。在具體的工業(yè)領(lǐng)域中，水泵起的作用非常大，甚至是很多地方不可缺少的一部分，比如水利工程等項目，工作狀態(tài)下水泵必須保證安全性和穩(wěn)定性，周圍的溫度必須要適應(yīng)，過高的溫度會造成水泵系統(tǒng)的故障，所以水泵運行中風(fēng)機所起的作用是不可忽略的。隨著科技的進步，變頻技術(shù)和相關(guān)的電子技術(shù)也取得了一定的發(fā)展，相應(yīng)的高壓變頻技術(shù)也變得更加的成熟，能夠更好地在風(fēng)機的改造工作中得到應(yīng)用。因此本文研究的主題就是在查詢具體的資料資源之后，總結(jié)出高頻變壓器的工作原理，以及風(fēng)機節(jié)能的改造之后在水泵工作中的運用。

科技；高壓變頻技術(shù)；風(fēng)機節(jié)能改造；基本原理

變頻技術(shù)不僅在工業(yè)中，在人們的生活中也得到了很大的應(yīng)用，比如電冰箱、空調(diào)等家用電器都有變頻技術(shù)的應(yīng)用，變頻技術(shù)之所以受歡迎、應(yīng)用廣泛主要來源于它能夠根據(jù)實際的情況自動選擇合適的功率，科技的進步帶來了技術(shù)的發(fā)展，所以高壓變頻技術(shù)在原來的基礎(chǔ)上得到了改變，更能滿足生活中和工業(yè)上的應(yīng)用。為了方便介紹風(fēng)機的節(jié)能改造，我們以水利工程水泵工作環(huán)境中的風(fēng)機為例，傳統(tǒng)的風(fēng)機的工作原理是通過調(diào)節(jié)進口和出口的閥門來控制風(fēng)量的大小，但是這種方法存在著諸多弊端，比如風(fēng)阻問題、犧牲風(fēng)機效率問題、耗能嚴重、還存著大馬拉小車等尷尬現(xiàn)象，所以，為了滿足日益發(fā)展的工業(yè)的需要，提供整個工作的工作效率，需要積極得使用已經(jīng)取得進步的高壓變頻技術(shù)來改造風(fēng)機的節(jié)能問題，有一定的社會意義和經(jīng)濟意義【1】。

一.高壓變頻技術(shù)的原理

（一）基本構(gòu)成和工作原理

高壓變頻器是開關(guān)電源的一部分，整個開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的，有很多的拓撲結(jié)構(gòu)。我們以半橋式功率轉(zhuǎn)換電路為例子，在電路找工作的狀態(tài)下，總共有兩個三極管起作用，分別輪流來產(chǎn)生高頻脈沖波，之后要想得到交流電，這就需要使用高頻變壓器來進行變壓工作，同時，不同線圈匝數(shù)的高頻電壓器能夠輸出不同電壓的交流電。總結(jié)來說，高壓變頻器的共組原理是當(dāng)初級線圈通電時，鐵芯中就會產(chǎn)生交流通磁反應(yīng)，這時候初級線圈中就感應(yīng)出電壓和電流。變頻器主要由兩個部分構(gòu)成，分別是線圈和鐵芯，一般的變壓器都不只有一個線圈，而是由多個線圈組成的繞組，線圈越多，產(chǎn)生的交流電相應(yīng)就越大，我們將連接電源的那一個線圈就做初級線圈，剩下的全部是次級線圈，為了幫助讀者的理解，我們從資料中找到高壓變頻器的示意圖：

圖一　高壓變頻器示意圖

（二）高壓變頻器在風(fēng)機節(jié)能改造中的應(yīng)用

高壓變頻器已經(jīng)在風(fēng)機的工作中得到了一定的應(yīng)用，將取得新發(fā)展的高壓變頻技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)機的工作中，能夠提高風(fēng)機的工作效率，具體表現(xiàn)在三個方面。首先，在使用高壓變頻器之后，風(fēng)機結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)子的磨損相應(yīng)就會減少，這樣就能夠減少很大一筆維修費和更換費用，節(jié)省工廠或者企業(yè)的資金，同時也能夠減少對齒輪的磨損，降低由齒輪損壞為工作帶來得損損失，相應(yīng)的就能夠為其他設(shè)備或者工作提供資源。其次，在風(fēng)機中適應(yīng)高壓變頻器還能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量，因為高壓變頻器的使用使工作設(shè)備的精度提高了，相應(yīng)的產(chǎn)品的精度就得到了保證。第三，高壓變頻器經(jīng)過新科技的影響，使用壽命得以延長，可靠性也得到了很大的提高，就更能保證設(shè)備的工作狀況，保證風(fēng)機的運行情況和效率，為工廠或企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益，滿足工業(yè)發(fā)展的最終目的【2】。

二.風(fēng)機節(jié)能改造工作

（一）風(fēng)機節(jié)能改造存在的問題

傳統(tǒng)的風(fēng)機已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在工業(yè)發(fā)展的需要，人們很早就已經(jīng)著手風(fēng)機的改造工作，但是改造工作存在著諸多不能忽視的問題，在經(jīng)過大量的調(diào)查下，我們總結(jié)出以下幾點，一是風(fēng)量調(diào)節(jié)的方式，風(fēng)機改造中減小風(fēng)量調(diào)節(jié)帶來的消耗問題；二是風(fēng)機的損耗問題，風(fēng)門調(diào)節(jié)流量或者風(fēng)量會造成管道的磨損，同時機械部件所受到的壓力也變得更大，相應(yīng)的，風(fēng)機的使用壽命就會縮短；存在的第三個問題是當(dāng)電機啟動得一瞬間，電流是非常大的，這樣會造成電網(wǎng)電壓的波動，電壓穩(wěn)定是機械正常工作的前提保證，電壓的異常不僅會造成工作的貽誤，更會簡短設(shè)備的壽命。

（二）改造節(jié)能風(fēng)機的具體方案

風(fēng)機節(jié)能性的改造是具體工廠企業(yè)的需要，也是整個工業(yè)取得穩(wěn)定發(fā)展的需要，有著具體的社會現(xiàn)實意義，所以需要投入大量的資源和精力來創(chuàng)新改造，在改造的過程中，要注意高壓變頻器的使用。

1.高壓變頻器接入的具體方式

有專家曾經(jīng)做過一個實驗，在雙風(fēng)機設(shè)置的機械設(shè)備上引入高壓變頻器，可以節(jié)能百分之三十到四十，著對于工廠和企業(yè)來說是一個非常大的福音，可以將節(jié)省下來的錢應(yīng)用到其他的地方，提高整個工作的效率和質(zhì)量。高壓變頻器接入的方式上，選用的是中壓交流風(fēng)冷型雙 PWM變頻調(diào)速裝置，為了方便讀者的理解，我們做出了接入方式的簡圖，如下圖二所示：

圖二　接入方式原理圖

這種接入方式可以實現(xiàn)多種功能，首先是嵌入式通信的實現(xiàn)，除此之外還可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和跨平臺的通用，同時設(shè)備硬件和操作編程等也能夠?qū)崿F(xiàn)共享，這種接入方式比較簡單便利，操作性比較強，改造后的效果也比較好，所以在具體的改造工作中這種接入方式應(yīng)用的比較多。

2.改造后風(fēng)機的運行方式

變頻器接入之后，替代了風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量和流量的方式，這樣就降低了機械設(shè)備很大的壓力和磨損度，也降低了設(shè)備工作中的停機率。具體的原理還需要借助變壓器接入方式的簡圖來介紹，在設(shè)備運行過程中，總共有三個開關(guān)處于工作之中，分別是K1/K2/K3，當(dāng)需要變頻器工作的時候，K2/K3閉合開始工作，K1斷開；工頻方式運行的時候，K1閉合，K2/K3斷開。需要不同，運行的方式也不同，相應(yīng)的開關(guān)的組合也不同。

3.控制和保護的設(shè)置

高壓變頻器并不是完全自動的，也需要有一定的控制方式，改造工作中采用的是就地和DCS遠程控制方式，就地保護系統(tǒng)需要借助變頻柜人機的操作來實現(xiàn)。DSC的遠程控制系統(tǒng)包括的功能有很多，最具代表性的是發(fā)放運行狀態(tài)或者是設(shè)備故障的信號，比如啟動和停止、就緒和故障等。由高頻電壓器實現(xiàn)的啟動和停止功能，能夠避免由電壓不穩(wěn)定引起的故障。

4.風(fēng)機改造在水泵中的應(yīng)用

實際工作中，水泵的應(yīng)用是比較廣泛，不管是工業(yè)還是農(nóng)業(yè)上，水泵都起著非常重要的作用，一般情況下，水泵的運行中是很耗費電量和資源的，相應(yīng)的在工作狀態(tài)中，周圍的溫度是很高的，所以借需要借助改良的風(fēng)機。改良的風(fēng)機可以和水泵處于完全獨立的兩個工作系統(tǒng)，實現(xiàn)在應(yīng)用的狀態(tài)下，互不干擾，但是卻能夠?qū)崿F(xiàn)能源的共享，經(jīng)過改造后的高頻風(fēng)機，可以和水泵公用一個供電線和信息網(wǎng)絡(luò)，減少了重新鋪設(shè)的資源，同時，改造后風(fēng)機的高性能也是實現(xiàn)水泵應(yīng)用的重要條件之一。

三、結(jié)束語

高頻變壓器受到新科技的影響變得更加的便捷實用，能夠為工業(yè)和人們的生活帶來很大的便利，具體可以使用在風(fēng)機的節(jié)能改造中，減少工作阻礙，提高工作效率，保證工業(yè)的穩(wěn)定運行和長足發(fā)展。

［1］李緯.試論高壓變頻器在水泥廠風(fēng)機節(jié)能改造中應(yīng)用問題［J］.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2013，04：59-60.

［2］王衛(wèi)宏.高壓變頻器在水泥廠風(fēng)機節(jié)能改造中的應(yīng)用［J］.新世紀水泥導(dǎo)報，2008，04：51-54.