風機、水泵類設備是鋼鐵生產行業的耗電大戶，目前主要的控制方式是采用液力耦合器調速，或通過閥門來調節風量和水量;根據風機、水泵類負載特性，其中蘊藏著巨大的節能空間;通過高壓大功率變頻調速方案的實施，將會產生可觀的經濟效益。對降低噸鋼耗水電指標，節能降耗起到積極的推動作用。隨著計算機技術及IGBT等功率器件的飛速發展，高壓大功率變頻器產品已日漸成熟，在國內風機、水泵等場合的節能應用上得到了廣泛的推廣，但是對于不同的工況條件，節能效果上差別很大，不能盲目推廣投運，必須對使用條件和現場工況作細致的研究。 　　高壓大功率變頻技術的主要流派有兩種：（1）電壓源型變頻調速方案;（2）電流源型變頻調速方案;其中電壓源型變頻調速方案又分為：移相整流串聯疊加輸出技術和三電平技術。考慮到對電網諧波、功率因數的要求，和普遍使用的6 kV和10 kV電壓等級，以及從安全角度出發所提出的旁路要求，同時考慮到對原有普通電機的使用，我們選擇了移相整流串聯疊加輸出技術。現對此技術作一簡單介紹。 　　高壓變頻調速系統采用直接“高一高”變換形式，為單元串聯多電平拓撲結構，主體結構由多組功率模塊串并聯而成，由各組低壓疊加而產生需要的高壓輸出，無須輸出變壓器，實現了直接3kV、6kV或10kV高壓輸出;它對電網諧波污染小，輸人電流諧波畸變小于4%，直接滿足IEEE519—1992的諧波抑制標準，輸入功率因數高，不必采用輸人諧波濾波器和功率因數補償裝置;輸出波形質量好，不存在諧波引起的電機附加發熱和轉矩脈動、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問題，不必加輸出濾波器就可以使用普通的異步電機。 　　所謂多重化技術就是每相由幾個低壓PWM功率單元串聯組成，各功率單元由一個多繞組的隔離變壓器供電，用高速微處理器實現控制和以光導纖維隔離驅動。多重化技術從根本上解決了一般6脈沖和12脈沖變頻器所產生的諧波問題。每組由8個額定電壓為433V的功率單元串聯，因此相電壓為433V×8=3464V，所對應的線電壓為6000V。每個功率單元由輸入隔離變壓器的24個二次繞組分別供電，24個二次繞組分成8組，每組之間存在一個7.5°的相位差。所需相差角度可通過變壓器的不同聯接組別來實現。用這種多重化技術構成的高壓變頻器，也稱為單元串聯多電平PWM電壓型變頻器，采用功率單元串聯，而不是用傳統的器件串聯來實現高壓輸出，所以不存在器件均壓的問題。 　　在冶金生產中，根據工藝要求和運行工況的不同，需對溫度、壓力、流量等過程參數進行調節，最常用的控制手段則是調節風門、擋板開度的大小來調整受控對象。這樣，不論生產的需求大小，風機、水泵都要全速運轉，而運行工況的變化則使得能量以風門、擋板的節流損失消耗掉了。在生產過程中，不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費和設備損耗。從而導致生產成本增加，設備使用壽命縮短，設備維護、維修費用高居不下。 　　通過流體力學的基本定律可知：風機、泵類設備均屬平方轉矩負載，其轉速n與流量Q、壓力H以及軸功率P具有如下關系：Q∝n，H∝n2，p∝n3;即，流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。因此，通過變頻調速裝置，降低電機轉速來滿足運行工況，具有極大的節能空間。例如：風機、水泵運行速度下降20%，功率則降為原功率的50%。 　　風機水泵在管路特性曲R1工作時，工況點為A，其流量壓力分別為Q1、H1，此時風機水泵所需的功率正比于H1與Q1的乘積，即正比于AH1OQ1的面積。由于工藝要求需減小風量（流量）到Q2，通過調節閥門開度，實際上是改變管網管阻，使管路特性曲線變為R2，風機水泵的工作點移到R2上的B點，風壓（水壓）增大到H2，這時風機水泵所需的功率正比H2Q2的面積，即正比于BH2OQ2的面積。顯然風機水泵所需的功率變化并不明顯。這種調節方式控制雖然簡單，但功率消耗大、不利于節能，是以高運行成本換取簡單控制方式。 　　節能型高壓變頻器在馬鋼的除塵風機、煤氣加壓機、供排水等領域得到了廣泛的推廣應用，節能效果明顯，項目節電率保持在20%以上，投資回收期在2～3年，取得了可觀的經濟效益。 　　通過對高壓變頻節能應用實績的跟蹤及分析，高壓變頻裝置運行穩定，節能空間大;同時高壓變頻裝置的應用，在取得較高節能效益的同時，減小了風機、水泵裝置直接啟動造成的設備沖擊，降低了設備維護量，具有較高的推廣應用價值。 未經授權不得轉載、摘編。已經本網授權使用的，應注明“來源：中國傳動網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。