我国变频技术应用现状

我国变频技术应用现状国内变频调速技术经过十多年的应用推广,得到了飞速发展。变频器己广泛应用于国民经济的各个行业,促进了节能改造,极大地提高了我国工业电气传动水

我国变频技术应用现状

国内变频调速技术经过十多年的应用推广,得到了飞速发展。变频器己广泛应用于国民经济的各个行业,促进了节能改造,极大地提高了我国工业电气传动水平,但推进的力度还不够,变频器应有的潜能还远没有充分发挥出来。1997年统计全国需进行调速改造的变频器市场大约有1 500亿元人民币(不包括后来新增的需调速设备),但到2001年,改造不到10%(包括高效节能电机的使用在内),与国家“电机系统节能计划”投资 500亿元进行发展的要求相距甚远。这里有我国电网结构问题,耗能大、浪费多的电机设备多集中在大型企业,主要是那些高压电风机与水泵,据有关资料统计报道,我国风机、水泵、空气压缩机总数大约4 200万台,装机容量约1.1亿万千瓦,然而实际情况大多是大马拉小车,无论轻载重载都以一种恒速的方式运行,实际工作效率只有40%~60%,损耗电能占总发电量的40%。多数情况,设备不能跟随工作状况的变化及时调整运行设备的速度,造成电能浪费、生产成本提高、效益降低,甚至造成环境污染,原因包括技术、电网、资金和认识等问题。
变频调速技术的应用和推广,在工业生产中无非是解决两大问题:一是节能,二是改善生产过程。我国的产值能耗是世界上最高的国家之一。据统计,目前我国电机的总装机容量己达4亿千瓦,年耗电量约占全国用电量的60%,但我国电机驱动系统的能源利用率却非常低,基本上要比国外平均水平低20%,70%的电机只相当于国际20世纪50年代的技术水平,电机驱动系统能效比国外低20%左右,电能浪费十分严重。

要解决生产过程中能耗高的问题,除其它相关的技术问题需要改进外,变频调速技术已成为节能及提高产品质量的有效措施,其重要性日益得到了国家的重视,在国内推广变频器调速技术有着非常重大的现实意义和巨大的经济价值及社会价值。“十·五”期间,计

划通过“电机系统节能”计划的实施,实现年节电1 000亿千瓦时,实施重点耗能行业节能示范工程,计划在冶金、有色、建材、化工和石化等行业创办节能示范工厂,通过对工艺、技术和设备的全面改造和大量使用节能材料,实现系统节能带动全国节能提效工作的进一步发展。

从20世纪90年代初,随着国内企业对变频器认识的逐步深入和大量外国产品的入境,我国变频器市场得以快速启动。中国企业开始认识到变频器的作用并尝试使用。经过十余年的推广和使用,变频器己得到广大企业用户的认可,在20世纪90年代里,变频器大规模进人中国市场,在空调、电梯、冶金、机械、电子、石化、造纸、纺织等行业有十分广阔的应用空间。目前在我国交流传动市场占有大份额的变频器产品主要是国外品牌,如芬兰的ABB公司,德国的SIEMENSE 公司、伦茨公司,法国的施耐德公司,丹麦的丹佛斯,日本的富士、日立、安川、明电舍、春日等等,还有欧陆、CT、威肯、松下、欧姆龙、A-B、GE和摩托托尼、三星、ANSALDO等等,其中ABB公司、SIEMENSE公司等己在国内建厂生产部分系列品牌变频器。

最先进入中国变频器市场的是日本品牌,既有三垦、富士公司的产品,后来又有了东芝、三菱、安川公司等公司的产品。当时的变频器多为以大功率晶体管为逆变元件的产品,属于变频器的第二代产品。不久,欧洲品牌以更新的技术进入中国,欧洲的品牌以更新的设计、更好的性能、更周到的服务,逐渐扩大了市场,经过十几年的应用检验,成为用户的首选品牌。
随着变频器技术在不断发展,从控制策略到制造工艺都在飞快的提高,使得变频器产品进入了第四代技术,其性能亦能和直流传动技术相当,有相当一部分应用领域可以采用交流传动,效果也相当理想。

2 交流传动的应用

(1) 风机泵类的应用

相当一部分工业企业使用大量的风机水泵。风机水泵按不同工况的需要,功率有大有小,电压有高有

低,由于在设计选型时都有功率裕量,因而它们都有很大的节能潜力。据有关部门的统计,泵与风机的耗电量约占全国电力消耗总量的50%左右。目前,泵与风机运行中还有很大的节能潜力,其潜力挖掘的主要方向是提高泵与风机的运行效率。据估计,提高泵系统和风机系统运行效率的节能潜力达200~400亿千瓦小时,相当于4~8个装机容量为1 000MW级的大型火力发电厂的发电总量。

以火力发电企业为例,泵与风机当然是最主要的耗电设备。据前几年的统计资料表明,全国火力发电厂下列八种泵与风机:送风机、引风机、一次风机、排粉风机、锅炉给水泵、循环水泵、凝结水泵、灰浆泵配套电动机的总容量为12 829MW,年总用电量为450.2亿千瓦小时,占l994年全国火力发电量的5.8%。调查结果表明:火电厂上述泵与风机的节能潜力巨大,还有总容量约为3 913 MW的泵与风机需要进行节能改造,完成这些改造后,估计年节电量可达25.69亿千瓦小时,需要改造的100MW以上机组的风机、水泵达2 469台。

冶金企业是我国的能耗大户,单位产品能耗高出日本3倍,法国4.9倍,印度1.9倍。冶金企业使用的风机泵类非常多,仅就轧钢均热炉为例,其基本的生产过程可分为四个部分:装入、加热、保温、出钢。加热升温期一般将热负荷给定最大,这时热风以最大量供给炉膛;保温期间,风量减少约为加热期的60%;出钢期间风量约为加热期的30%;装入钢坯期间风量为零。根据均热炉这一工况,可见对其风机实施变频改造,可以大幅度的节约电能。不仅如此,改造前均热炉调节风量是通过调节预热器出口位置的热风放散阀,炉膛需要减少风量时,热风放散阀开启,热风直接放散到预热器外,带走大量热量,造成热量损耗,采用变频改造后,不存在多余风量问题,可使装钢后预热器保证足够的温度,从而还节约了1%~7%煤气燃料,减少了氧化烧损,改善了钢锭均热质量。

我国是水泥工业大国,水泥工业作为我

国基础性原材料工业的支柱之一,在国民经济可持续发展中具有举足轻重的地位。目前水泥产量已达到7亿吨以上,约占世界水泥总产量的1/3。国民经济稳步高速发展需要保持一个较大的建设规模。大规模的房屋建筑、基础设施和工程建设都要求建筑材料的支柱产品-水泥在未来有更大的发展。目前水泥的应用己渗透到国民经济建设的每个角落:各种民用建筑与工业厂房建设、海洋与水工工程、机场与路桥建设、地下与海底隧道工程以及国防、航天、石油等特殊工程应用,因此,我国国民经济的迅速发展带动了建材和水泥工业的兴旺发展,水泥生产过程同样大量使用交流电机,有许多应用场合需要通过改变转速达到节能和改善工艺的需求,比如原料矿石的破碎、堆取、研磨、均化,旋窑的驱动、窑尾风机、窑头风机、蓖冷风机的调速,煤粉制备等等都可以通过合理的应用变频调速达到节能的目的。