變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用研究

郝佳

摘? ? 要：今天，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的同時(shí)，科學(xué)技術(shù)也在不斷進(jìn)步。變頻節(jié)能技術(shù)作為許多節(jié)能方法之一，已普遍應(yīng)用于電氣自動(dòng)化設(shè)備中。隨著中國(guó)綜合國(guó)力和經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，環(huán)境保護(hù)和能源過(guò)度消耗問(wèn)題逐步凸顯出來(lái)，引起了人們的高度關(guān)注。變頻節(jié)能技術(shù)不僅可以提高能源的利用效率，而且能降低能源的浪廢。因此，在電氣自動(dòng)化設(shè)備中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：變頻節(jié)能技術(shù);電氣自動(dòng)化設(shè)備;應(yīng)用研究

1? 前言

采用變頻節(jié)能技術(shù)可以更高效控制先進(jìn)的電氣自動(dòng)化設(shè)備，從而可以使其在節(jié)約能源情況下發(fā)揮全部能力，并不是以電氣自動(dòng)化設(shè)備低效運(yùn)行為代價(jià)而減少的能耗。通過(guò)對(duì)工礦企業(yè)中大量電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)記錄分析，變頻節(jié)能技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是PLC+變頻器組合的自動(dòng)化技術(shù)，使得電氣自動(dòng)化設(shè)備在低功耗模式下保持高效運(yùn)行狀態(tài)并確保其節(jié)能效果確實(shí)達(dá)到了預(yù)想的目標(biāo)。

2? ?變頻節(jié)能技術(shù)原理

在電氣自動(dòng)化設(shè)備在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)單位的工程師應(yīng)確保變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用不能影響電氣自動(dòng)化設(shè)備的正常運(yùn)行。隨著這些年變頻節(jié)能技術(shù)的日益成熟及普及應(yīng)用，說(shuō)明當(dāng)前在工礦企業(yè)中可以應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)設(shè)備很普遍，具有很大節(jié)能潛力。同時(shí)，變頻節(jié)能技術(shù)不僅可以滿足工礦企業(yè)對(duì)大型連續(xù)電氣自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)線運(yùn)行穩(wěn)定性的需求，而且可以有效減少其的能源耗費(fèi)。變頻節(jié)能技術(shù)原理就是通過(guò)PLC按照合理、節(jié)能工藝算法控制變頻器以低于工頻的頻率運(yùn)行，而變頻器在運(yùn)行過(guò)程中內(nèi)部的電力電子器件（晶閘管、可控硅等）將工頻交流電快速轉(zhuǎn)換低頻小電流驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，并且可以通過(guò)整流器將工頻交流電轉(zhuǎn)換為直流電來(lái)驅(qū)動(dòng)相關(guān)大型電氣自動(dòng)化設(shè)備中精密裝置，確保大型電氣自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)線在滿足控制生產(chǎn)要求前提下大量節(jié)約電能，從而達(dá)到預(yù)期節(jié)能的目標(biāo)[1]。

3? ?變頻節(jié)能技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

變頻節(jié)能技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電-接觸器控制技術(shù)相比，它克服了繼電-接觸器控制技術(shù)中許多缺點(diǎn)并增加許多優(yōu)勢(shì)。變頻節(jié)能是一項(xiàng)新技術(shù)，繼電-接觸器控制是一項(xiàng)舊技術(shù)，如果將二者結(jié)合并集成起來(lái)可以帶來(lái)許多新的好處。

3.1? 編程方便

變頻節(jié)能技術(shù)實(shí)質(zhì)就是采用PLC進(jìn)行電氣控制。在傳統(tǒng)繼電-接觸器控制系統(tǒng)中，用電氣控制線路來(lái)控制電氣自動(dòng)化設(shè)備的啟停。而PLC系統(tǒng)中使用類似于傳統(tǒng)電氣控制線路的“梯形圖”計(jì)算機(jī)語(yǔ)言進(jìn)行編程，最為明顯的優(yōu)勢(shì)是通俗易懂、容易上手。變頻節(jié)能技術(shù)就是利用PLC中預(yù)先編寫(xiě)好的軟件程序，因此在調(diào)試過(guò)程中當(dāng)工藝改變或者出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可以很容易地利用PLC編程軟件修改程序源代碼。

3.2? 提高了工作的可靠性

眾所周知，具有穩(wěn)定性和可靠性是電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行中最重要的一點(diǎn)。變頻節(jié)能技術(shù)中所采用的PLC和變頻器在其研發(fā)時(shí)就考慮到它們將主要應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，同時(shí)在設(shè)備配套的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就從硬件和軟件兩方面采用了很多防止電磁干擾的措施，硬件上諸如加裝電子濾波線路和軟件上編寫(xiě)專用的錯(cuò)誤檢測(cè)程序等。這樣以來(lái)就大大提高了電氣自動(dòng)化設(shè)備工作的可靠性。

3.3? 使用簡(jiǎn)便

隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)不斷發(fā)展與成熟，PLC和變頻器的人機(jī)操作界面越來(lái)越友好，對(duì)它們使用者來(lái)說(shuō)只要進(jìn)行簡(jiǎn)單專業(yè)培訓(xùn)即可上手調(diào)試。同時(shí)，它們與其他復(fù)雜設(shè)備集成時(shí)，在電氣施工圖設(shè)計(jì)上也不是很困難，只要根據(jù)電氣及自控專業(yè)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)即可。在PLC或變頻器的編程調(diào)試過(guò)程中，只要遵循技術(shù)手冊(cè)中的內(nèi)容，按照工藝要求把邏輯塊進(jìn)行合理的組合或者遵循步驟進(jìn)行相關(guān)設(shè)置就可以完成編程、調(diào)試任務(wù)。由于具有這一優(yōu)點(diǎn)，以PLC和變頻器為核心器件的變頻節(jié)能技術(shù)已經(jīng)在工礦企業(yè)中廣泛使用。

3.4? 通用性好

各種品牌PLC和變頻器具有很強(qiáng)的通用性和延續(xù)性，主要因?yàn)樗鼈兌际腔谕瑯拥碾姎庠硌邪l(fā)的。因此，就算是同一品牌PLC和變頻器的生產(chǎn)企業(yè)也能提供完整類別和多種型號(hào)，而且這些產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)會(huì)不斷研發(fā)升級(jí)后的產(chǎn)品來(lái)代替舊產(chǎn)品，這樣就要求產(chǎn)品必須具有良好的通用性和延續(xù)性，從而使變頻節(jié)能技術(shù)中使用的核心部件不會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)品的更新?lián)Q代而無(wú)法更換[2]。

4? 變頻節(jié)能技術(shù)在典型電氣自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用

4.1? 變頻節(jié)能技術(shù)在電梯系統(tǒng)中的應(yīng)用

電梯是現(xiàn)代社會(huì)高層建筑的必要組成部分，是人們?cè)诟邔咏ㄖぷ鞯年P(guān)鍵設(shè)備。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，電梯日常使用非常頻繁，有的商業(yè)辦公建筑電梯1天之內(nèi)上下單趟次數(shù)可達(dá)數(shù)千次之多，在保證其安全性能前提下節(jié)能性也是一個(gè)值得關(guān)注問(wèn)題，因此電梯設(shè)備采用變頻節(jié)能技術(shù)就至關(guān)重要。典型的建筑物耗能電氣自動(dòng)化設(shè)備通常包括給排水系統(tǒng)中水泵設(shè)備、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的空調(diào)設(shè)備和電梯設(shè)備。與水泵、空調(diào)的能耗相比，電梯啟停非常頻繁使其一直處于動(dòng)靜狀態(tài)切換過(guò)程中，致使其平均能耗更高。因此，采用PLC和變頻器控制電梯啟停狀態(tài)切換是非常有效辦法。當(dāng)電梯在啟動(dòng)的時(shí)候，由于變頻器作用在內(nèi)部電動(dòng)機(jī)上可以做到平滑起步。反之，停止時(shí)候其原理相同。這樣以來(lái)不僅可以避免因?yàn)閱⑼ｋ娏鬟^(guò)大而長(zhǎng)時(shí)間累計(jì)損害電動(dòng)機(jī)的問(wèn)題，而且可以最大限度上節(jié)約能源。

4.2? 變頻節(jié)能技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

中央空調(diào)是當(dāng)今建筑尤其是大型建筑的必備設(shè)備，同時(shí)也是改善大型建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備。在對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)控制時(shí)，可以使用PLC+變頻器組合的方式，這樣以來(lái)在實(shí)際運(yùn)行中，不僅可以完成中央空調(diào)系統(tǒng)恒溫恒濕的控制功能，而且還可以有效的減少其的能量消耗。

具體體現(xiàn)為：第一，用PLC+變頻器組合方式對(duì)冷凍水、冷凝水系統(tǒng)的溫度進(jìn)行閉環(huán)控制，根據(jù)出水、回水溫差與工藝設(shè)定值比較，根據(jù)二者差值控制變頻器輸出頻率從而控制水泵轉(zhuǎn)速。第二，用同樣的方式控制末端裝置-風(fēng)機(jī)盤(pán)管的送風(fēng)靜壓，根據(jù)風(fēng)壓的設(shè)定值與實(shí)際值比較，根據(jù)二者差值控制變頻器輸出頻率從而控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。上述2個(gè)控制過(guò)程，變頻器會(huì)輸出一個(gè)低于工頻適當(dāng)?shù)念l率控制水泵或者風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)亩_(dá)到節(jié)能目的。

5? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，非常有必要在電氣自動(dòng)化設(shè)備中采用變頻節(jié)能頻技術(shù)以減少其運(yùn)行期間的能耗，加之配套合適的電氣控制硬件系統(tǒng)和軟件程序來(lái)有效提高電氣自動(dòng)化設(shè)備的工作效率，以提高它的可靠性和節(jié)能性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 程文.PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動(dòng)化設(shè)置中的應(yīng)用研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（35）：14～148.

[2] 吳周亮.PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用研究[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2019（9）：119～120.

[3] 張瓊.PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用研究[J].南方農(nóng)機(jī)，2019（14）：165～166.