变频节能系统

随着经济发展、国家政策和节能环保观念的日益加强，变频器节能的市场得到足够重视，行业发展迅速，表现出十分旺盛的产业链条。有关权威数据表明，中国的电力消耗大约有80%在发电和输配电过程中被浪费掉，其中电机耗电量占到全国工业用电总量的60%以上，而变频器节能技术的应用将实现电机节能 20%～30%以上，为国家节能环保事业作出巨大贡献。

变频调速装置的节能原理

1、变频节能

由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）╳ H（压力），流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系 

2、功率因数补偿节能

无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式P=S╳COSФ，Q=S╳SINФ，其中S－视在功率，P－有功功率，Q－无功功率，COSФ－功率因数，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COSФ≈1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。

3、软启动节能

由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于(4-7)倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。

变频节能系统

在实际生产中，许多设备的能耗都与机组的转速有关，其中以风机、水泵最为突出。这些设备一般都是根据生产中可能出现的最大负荷条件，如最大流量和压力或扬程进行选择的。而实际生产所需的流量（压力）往往比设计的最大流量（压力）小的多。如果所采用的电动机不能调速，通常只能通过调节阀门的开度来控制流量，结果在阀门上会造成很大的能量损耗；如果放弃阀门调节的方法，而采用电动机调速运行，那么，在满足使用条件的前提下，当需要的流量减少时，只须将电动机的转速相应降低。由于没有了管路开度调节环节，所消耗在机械上的的能量明显减少，从而节约了电能。

1.硬件描述

水泵变频节能控制柜原理框图

注：图中 粗红线是动力回路；细黑线是控制回路；细虚线为信号回路；蓝色线为PLC 的BUS总线

从原理框图可以看出，整个水泵节电装置是由两大部分组成，一部分是以变频器为主的水泵驱动单元，它在PLC的控制下完成水泵的变频调速运行；工频旁路是需要停、修变频器或变频器发生故障的情况下、临时工频启动或运行水泵之用。另一部分就是PLC系统，PLC系统主要用于对压力、温度等模拟量的数学处理、发出水泵的工作指令、处理用户的操作指令（消防联动、变频器启动、停止、调速指令），同时还可以操作阀门等等，除此以外PLC系统还可以通过RS485通讯接口实现与BAS系统通讯。

变频节能系统对电网和设备的保护

    变频器是软启动方式，采用变频器控制电机后，电机在起动时及运转过程中均无冲击电流，而冲击电流是影响接触器、电机使用寿命最主要、最直接的因素，同时采用变频器控制电机后还可避免水垂现象，因此不仅可大大延长电机、接触器及机械散件，轴承、阀门、管道的使用寿命，还大大减少了机械效率的损失。根据实际需要实时动态地调整水泵运行的转速，完全能满足对节能的要求