交流电机变频调速的市场与负载.pdf

2 0 0 7 年第 5 期5 产经 据统计， 我国电机的保有量为4 . 2 亿 k W ，旋转电机的用电量要占发电量的 6 0 ，旋转电机的7 0 需要调速。鉴于电 机这一需求侧节电设备的重要性，国家 在 “十一五” 规划中把电机调速节电作为 节能的一个重要方面。 在诸多电机调速技术中，如变极调 速、调压调速、滑差调速、串级调速、整 流子电机调速、 液力偶合调速、 直流调速 等，当属交流变频调速最佳，它以体积 小、重量轻、精度高、效率高、转矩大、 工艺先进、功能丰富、保护齐全、可靠性 高、适用性强、功率因数大、操作简便等 优点优于其他调速方式，从而成为电机 调速的皎皎者，电气传动的中枢。 2 0 0 6 年，我国已有进口及国产品牌 变频器超过1 9 0 家。国产品牌珠三角（广 东）5 1 家、长三角（沪、浙、苏）4 2 家， 为最发达地区。深圳（3 6 家） 、上海（2 2 家） 、北京（1 8 家）是国产变频器生产厂 家最多的城市。 2 0 0 5 年，各生产变频器厂家合计销 售额达7 0 亿元人民币。把变频器装入能 够与市电切换或互相切换的变频控制柜 用来拖动风机、水泵、油泵、压缩机、搅 拌机、 注塑机、 中央空调、 起重机、 辊道、 转炉、卷扬机、电梯、造纸、纺织生产线 的二次开发产品市值大约超过2 0 0 亿元人 民币。这个市场多数是由代理商和从事 变频器二次开发企业掌握着，市场潜力 很大。 应用变频器最多的行业， 应该是钢 铁、有色、石油、石化、化工、化纤、注 塑、电力、机械、纺织、造纸、医药、建 材、起重机（港机） 、城市供水、污水处 理以及楼宇的中央空调等。 风机类负载 风机类负载系量大面广设备，钢厂、 电厂、有色、矿山、化工、制药、地铁、 纺织、 化纤、 水泥、 造纸等行业应用较多。 多数采用调节档板开度来调节风量，浪 费大量电能，采用变频调速，既可节电， 又可以减少机械磨损， 延长设备寿命。 大 庆新华电厂2 0 0 M W 发电机组，锅炉引风 机为1 2 5 0 k W / 6 k V 二台。1 9 9 8 年采用变频 调速技术拖动高压引风机（这是我国电 厂大型机组首次采用变频调速） ，经黑龙 江电力科学院测试考核发电机组在额 定工况下（有功负载2 0 0 M W ）与原来未 用变频拖动相比，由原来的1 7 9 0 . 4 k W 下 降了2 8 . 0 2 ，在有功负荷8 0 ～1 8 0 M W 间 运行分别下降了3 0 ～5 6 . 3 。石家庄炼 油厂6 5 t / h 中压锅炉引风机采用变频调速 后，年节电6 7 万k W h ，节电率为6 7 . 7 ， 锅炉燃烧率提高1 . 6 ， 节省燃料油9 8 9 t 。 由于风机在某频率下有共振点，要注意 使用变频器的频率跳跃功能。 泵类负载 泵类负载量大面广，包括水泵、油 交流电机变频调速的市场与负载 ■ 深圳市富士华达实业有限公司 王占奎 中国电工技术学会 王天虹 2 0 0 7 年第 5 期6 产经 泵、化工泵、泥浆泵、砂泵等，有低压中 小容量，也有高压大容量。 茂名石化公司炼油厂从1 9 9 0 年开始 先后在蒸馏、裂解、催化、加氢、糠醛、 酮笨等2 0 多条生产线上使用1 6 1 台变频调 速装置。变频器总功率达8 0 9 1 k W 。1 9 9 0 年1 0 月至1 9 9 2 年2 月对其中3 0 台泵进行 测试， 在同等工艺条件下， 采用调节阀控 制电耗9 9 9 . 9 k W ，而采用变频调速电耗为 3 9 6 . 7 k W ， 节电6 0 3 . 2 k W , 节电率6 0 . 3 。 采 用变频控制时， 电机和泵的转数下降， 轴 承等机械部件磨损降低， 泵端密封系统不 易损坏， 电机故障率降低， 维修工作量大 为减少。1 9 9 4 年后，该厂又采用了1 4 套 6 k V 大容量变频装置，节电 4 0 ～7 0 。 1 9 9 5 年1 1 月1 4 日 中国石化报 头版 “茂 名石化公司炼油节能跃居同行业前面” 一 文称“仅通过变频调速技术一年就节电 2 0 0 0 万k W h ” 。许多自来水公司的水泵、 化工和化肥行业的化工泵、 往复泵、 有色 金属和电厂等行业的泥浆泵采用变频调 速，均产生非常好的效果。 压缩机类负载 压缩机也是应用广泛类负载， 低压的 压缩机在各工业部门都普遍应用， 而且容 量较大。 高压大容量压缩机在钢铁 （如制 氧机） 、矿山、化肥、乙烯等都有较多应 用。采用变频调速，均带来启动电流小、 节电、优化设备使用寿命等优点。 中国石化总公司在石化生产工艺中推 广熄灭火炬、 消灭常明灯、 资源再利用的 工作中， 即采用变频器拖动压缩机， 使气 体的压力、 流量得到平稳的控制。 如天津 石化公司采用变频器后，运行电流由 1 0 0 A 降至5 0 A ，节电5 0 。 钢铁生产过程中的混合煤气加压机， 它是将来自高炉和焦化的煤气混合后加 压，由2 5 0 0 P a 左右升高至8 5 0 0 P a ，以供 给轧钢、 烧结等煤气负载。 加压机的出口 压力必须保持稳定， 否则会出现废品甚至 事故，而以往一般采用手动“打回流”和 增开/ 减开加压机组的办法来调节加压机 的出口压力。 不仅浪费大量的能源， 而且 也不能保证压力恒定。涟源钢铁公司动 力厂采用变频调速自动调节方案，通过 压力闭环实时调节加压机电机的转速， 从而保证加压机出口压力的恒定，提高 了设备综合效率。 中央空调类负载 由于城市化发展迅速，中央空调的 用量也在急剧增加。 在炎热季节， 中央空 调用电量几乎占酒店、商场、超市、写字 楼、车站、机场用电量的5 0 ，是需求侧 用电的一个重要方面。采用变频技术的 智能专家系统对中央空调的冷冻泵、冷 却泵、风机调速，会取得3 0 以上的节电 效果。深圳市温莎酒店中央空调改造后， 节电6 0 ，6 个月收回成本。在中央空调 节电改造中，主要是对冷冻泵、冷却泵、 风机调速，把系统温度、压差、流量、冷 量、电能等参数的瞬时值通过P I D 、模数 转换到人机界面上。 轧机类负载 在冶金行业，大型初轧机多用交交 变频。 天津电气传动设计研究所、 冶金自 动化设计研究院已先后研制出交交变频 装备， 用于初轧机上。 近年来有用交直 交变频的趋势，轧机交流化已是一种 可能。宁夏民族铝制品厂的多机架铝轧 机组采用通用型变频器，满足低频带载 启动，机架间同步运行，恒张力，操作简 单可靠， 是工厂技术改造的优选设备。 宝 钢三期工程，所有调速系统全部采用交 流变频调速。 卷扬机类负载 卷扬机类负载，采用变频调速，稳 定、 可靠。 铁厂的高炉卷扬设备是主要的 炼铁输送设备。它要求启、制动平稳、加 2 0 0 7 年第 5 期7 产经 减速均匀、可靠性高。原多采用串极、直 流或转子串电阻调速方式， 效率低、 可靠 性差。 用交流变频替代上述调速方式， 可 以取得理想的效果。安阳钢厂、邢台钢 厂、新余钢厂对其3 0 0 m 3高炉卷扬设备控 制系统采用变频加制动单元和制动电阻 以及能量回馈取代原直流或转子串电阻 调速方式，精度高、运行平稳、机械特性 强、料车停车位置准确，杜绝了掉道事 故，减轻了工人劳动强度，降低了噪声， 节电且增产， 使用多年来未出现故障。 目 前，卷扬机采用变频拖动已成为变频装 置应用的一个行业。 转炉类负载 转炉类负载用交流变频替代直流机 组简单可靠，运行稳定。 1 9 9 4 年5 月1 日，承德钢铁公司炼钢 厂三套2 0 t 转炉和氧枪升降，直流拖动系 统全部采用交流变频调速拖动。 这是我国 2 0 t 转炉倾动和氧枪升降第一次采用变频 调速。 经过多年的生产应用， 该系统运行 稳定可靠，技术指标完全满足工艺要求。 转炉、 氧枪主传动系统引起的热停工减少 9 0 以上，年增产1 . 5 万t 钢，节电2 2 万 k W h ，直接经济效益2 3 1 万元。为钢厂 以后稳定生产打下坚实的基础。 原十多人 的直流控制系统的维修班人员全部转行。 该系统1 9 9 5 年通过原机械工业部鉴定， 并 被河北省评为技术进步一等奖。近年来， 转炉的调速几乎全部采用交流。 辊道类负载 辊道类负载多在钢铁冶金行业，数 量较多， 采用交流电机变频控制， 可提高 设备可靠性和稳定性。 鞍钢是我国钢铁行业的老大哥， 对国 家做过很大贡献，设备改造任务也很重。 1 9 9 3 年，鞍钢中型厂后道工序改造， 采用5 7 台变频装置拖动5 1 2 台交流电机 并和P L C 接口，产生良好的效果。调速精 度高， 提高了产品质量， 设备可靠性高，保证了 生产的连续性，提高了 产品产量。又由于变频 制动效果好，省去了机 械制动闸。由于速度连 续可调，省却了大量减 速机装置，同时改善了 生产环境， 消除了噪声。 单节电一项，一年半就 收回全部变频装置的投 资。变频器应用于辊道 类负载，可以采用一台 变频装置带多台交流笼式电机的技术。 大型窑炉煅烧炉类负载 冶金、建材、烧碱等大型工业转窑 （转炉）以前大部分采用直流、整流子电 机、滑差电机、串极调速或中频机组调 速。 由于这些调速方式或有滑环、 或效率 低，近年来，不少单位采用交流变频控 制，效果极好。 株州冶炼厂锌浸出渣挥发回转窑是回 收锌的主体设备， 共有三台。 窑外径2 . 8 m ， 长 4 4 m ，原用整流子电机和滑差电机拖 动，故障多，经常跳闸，维修量极大。由 于现场环境恶劣， 导电尘埃多， 电机火花 不断。刷握、碳刷更换不断，1 9 9 0 年小修 5 6 次，更换碳刷1 6 7 0 只，刷握6 4 7 只， 严 重影响了生产。 1 9 9 1 年6 月该厂完成了回 转窑的变频调速改造后， 运行平稳、 可靠、 操作简单， 没有发生因电机拖动故障而影 响生产。年节电1 2 万k W h ，超产1 1 7 . 8 2 万元。 唐山碱厂轻灰煅烧炉是纯碱生产关 键设备， 直径3 . 6 m ， 炉身长3 0 m ， 总重2 6 6 t ， 采用2 2 0 k W 变频器拖动，低频启动好，旋 转稳定，可靠性高，提高了产品质量，使 该煅烧炉的生产进入全国先进行列。 起重机类负载 起重机类负载在工厂、矿山、铁路、 2 0 0 7 年第 5 期8 产经 码头广泛应用， 传 统的控制方式多 采用绕线式电机 转子串电阻， 故障 多、振动大、冲击 电流大。 采用变频 调速，可以满足 “ 转 矩 大 且 要 平 稳， 正反转频繁且 要可靠”的要求， 使起重机具有高可靠性、 高适用性、 高稳 定性、 并且控制灵活、 运行平稳， 节电3 0 以上。长岭炼油厂5 t 、海口电厂1 0 t 起重 机原来都是绕线式电机转子串电阻， 采用 变频控制后， 低频转矩大， 启、 制动灵敏， 电气和机械故障降低，节电3 0 以上。 焦化翻斗车类负载 炼油企业的焦化翻斗车工作在温度 高、灰尘大、湿度大的环境下，继电器等 电气元件经常损坏而影响生产， 采用变频 控制，使启、制动灵活，故障率低。茂名 石化、镇海石化翻斗车采用变频控制后， 取得了较高可靠性和经济效益。 拉丝机类负载 生产钢丝的拉丝机， 要求高速、 连续。 钢丝强度2 0 0 k g / m m 2 ， 调速系统精度高、 稳 定度高且要求同步。 湘潭钢铁公司金属制 品厂4 套5 ～6 / 5 5 0 活套式拉丝机采用变频 控制， 1 9 9 0 年投产， 运行几年来工作正常。 由于用异步机取代了直流机， 提高了设备 可靠性，年少烧2 1 k W 直流电机、2 9 k W 直 流电机3 7 台。4 台机年少停1 8 4 班，功率 因数由0 . 6 5 提高到0 . 9 2 ，节电2 6 ， 并提 高了产品质量。 运送车类负载 煤矿的原煤装运列车或钢厂的钢水运 送车等采用变频技术效果很好。 兖州矿务 局鲍店煤矿采用变频器工控机（4 8 6 ）控 制系统， 对原煤装运车双速电机系统进行 了改造。起停快速，过载能力强，正反转 灵活，达到煤面平整、重量正确（不多装 或少装） ，基本上不需要人工操作，提高 原煤生产效率，节约电能。抚顺钢厂5 0 t 电弧炉的钢水运送车采用变频技术， 运驶 速度快而平稳，安全可靠，增产降耗。 电梯高架游览车类负载 由于电梯是载人工具， 要求拖动系统 可靠， 又要频繁的加减速和正反转， 电梯 动态特性和可靠性的提高， 便增加了电梯 乘坐的安全感、 舒适感和效率。 过去电梯 直流调速居多, 现在多为交流电机变频调 速。 我国不少电梯厂都争先恐后的用变频 调速来装备电梯。 如上海三菱、 广州日立、 青岛富士、 天津奥的斯等均采用交流变频 调速。 不少原来生产的电梯也进行了变频 改造。 许多人坐过深圳世界之窗的单轨高架 游览车，该车行驶中频繁起动、停车、上 坡、下坡，并要求起停平稳，车速恒定。 由于是载人车， 运行必须安全可靠， 常年 日晒雨淋， 环境恶劣。 以往要求调速性能 高的传动装置， 多采用带测速反馈的矢量 控制系统，价格较高。为了降低价格，并 维修方便， 采用通用型变频器转矩矢量控 制方式， 成功解决了起动/ 加速、 停车/ 减 速、 恒速/ 变速行驶等， 并防止了 “下滑” 、 “冲站”现象，达到了安全可靠的要求。 给料机类负载 冶金、电力、煤炭、化工等行业，给 料机众多， 无论圆盘给料机， 还是振动给 料机，采用变频调速，效果均非常显著。 吉化公司染料厂硫酸生产线的圆盘给料 机, 原为滑差调速, 低频转矩小, 故障多, 经常 卡转。采用变频调速后，由于是异步机， 可靠性高、 低频转矩大并且节电， 更重要 的是和温度变送器闭环保证了输送物料的 2 0 0 7 年第 5 期9 产经 准确，不至于使氧化剂输送过量超温而 造成事故，保证了有序生产。 堆取料机类负载 堆取料机是煤场、 码头、 矿山堆取物 料的主要设备，主要功能是堆料和取料。 梅山冶金公司焦化厂煤厂使用的是 D Q 3 0 2 5 型堆取料机，其堆料和取料均为 手动操作， 生产效率低， 工人劳动强度大。 1 9 9 0 年大修时， 行走机构和回转机构采用 变频调速，实现自动堆料和半自动取料， 提高了设备可靠性， 设备运行平稳， 无冲 击和摇动现象， 取料过程按1 / c o s φ规律回 转调速，提高了斗轮回转取料效率和皮 带运煤的均匀度。 破碎机类负载 冶金矿山、 建材应用不少破碎机、 球 磨机，该类负载采用变频后，效果显著。 金川有色金属公司露天矿重负载锷 式破碎机用交流变频调速装置拖动和工 业控制机控制， 提高了设备可靠性， 减少 了维修费用， 提高了自动化程度， 提高了 效率， 功率因数由0 . 7 0 8 提高到0 . 9 4 3 ， 年 节电2 0 万k W h 。 搅拌机类载 化工、医药行业搅拌机非常之多, 采 用变频调速取代其他调速方式, 好处特多。 东北制药厂氢化发酵岗位共有 8 台 6 . 5 t 发酵罐， 电机功率为1 8 . 5 k W ， 原为齿 轮调速，如遇搅拌速度变化需拆卸三角 皮带，既笨重又不安全。改用变频调速 后，年节电8 . 6 万k W h ，发酵过程明显 好转，提高了产品质量，减少了维修，仅 减少三角带费用就节省3 万元， 减少了工 人劳动强度。 石家庄华曙制药厂用1 0 套3 1 5 k W 变 频器拖动搅拌机在制药工艺中生产土霉 素，取得了非常好的效果。 纺丝机类负载 纺丝的工艺复杂， 工位多， 要求张力 控制，有的要求位置控制。大庆腈纶厂 1 9 9 5 年对其引进美国C H E M T E X 公司A C C 工艺技术的年产5 万t 腈纶生产线进行了 变频P L C 改造。采用了“同步运行方 式” ，设置“无张力控制环节” 、 “松紧架 同步装置” 、 “总线速度控制方式” 、 “转矩 矢量控制”等技术，使整条生产线2 0 个 丝束处理单元同步运行， 平稳可靠， 牵伸 倍率由1 . 0 4 增加到1 . 4 ， 年增产3 8 2 t ， 年 节省维修费5 7 . 5 万元， 年提高产品质量、 提高等级合格率经济效益3 2 5 万元， 年节 电5 8 万k W h 。1 9 9 7 年该项目通过中国 石化总公司鉴定，专家认为该项目已经 达到2 0 世纪9 0 年代国际先进水平。 兰化公司化纤厂对1 9 6 5 年由英国引 进的腈纶生产装置也进行了变频改造。 1 7 0 m 的生产线各工位共使用变频器1 1 3 台， 淘汰了滑差电机和直流电机， 提高了 产品产量、 质量， 减少了跑、 冒、 滴、 漏。 使产量翻了一番。 1 9 9 5 年达到1 6 0 0 0 t（原 设计为8 0 0 0 t ） ，年节电2 8 8 万k W h ，年 综合效益超过1 0 0 0 万元。 特种电源类负载 许多电源， 如实验电源、 飞机拖动电 源（4 0 0 H z ）都可用变频装置来完成，好 处是投资少、 见效快、 体积小、 操作简单。 粘胶纤维行业纺丝设备多数是高速 电机， 众多的纺绽电机为1 5 0 H z / 1 6 0 V 。 长 期以来，国内粘胶行 业一直使用电动 发电机组中频电源供 电， 称动变频。 由于这 种方法弊病太多，而 逐步采用交流变频电 源供电， 称静变频。 邵 阳化纤厂是我国粘胶 行业最早自行应用静 2 0 0 7 年第 5 期10 产经 变频的厂家，8 台1 6 0 k W 变频器分二组供 电（每组1 台备用） 。自1 9 9 2 年1 2 月生产 以来，比动变频有明显的优势①可靠， 运行多年， 未发生故障跳闸 ； ②运行稳定， 电压、频率波动极小；③调频方便，为工 厂生产不同捻度的丝饼创造了条件 ； ④噪 声小，改善了操作人员的工作环境；⑤提 高了产品质量， 该厂一期工程 （采用动变 频供电） ， 粘胶长丝合格率仅5 5 . 1 ， 一等 品合格率为零，二等品合格率2 0 ，而二 期工程 （采用静变频供电） 平均合格率9 8 . 1 2 ，一等品合格率8 8 . 7 ；⑥增加了产 量， 一期工程设计能力2 0 0 0 t / 年， 试生产 半年， 产量仅3 6 5 . 5 3 t ， 而二期工程设计能 力1 0 0 0 t / 年， 试生产半年， 生产长丝6 8 5 . 2 5 t ， 大大超过设计能力；⑦节电1 3 。 由于静变频为粘胶行业带来极大的好 处，不少企业，如吉林化纤厂、九江化纤 厂、宜宾化纤厂、湖北化纤厂、丹东化纤 厂、潍坊巨龙化纤厂（除宜宾外，均属上 市公司）等均采用了静变频技术。 聚酯切片类负载 聚酯切片是石化行业主要产品之一， 由于变频调速精度高， 便于多个控制点控 制， 平稳可靠、 使用变频调速后可以增加 产品产量， 给企业带来极大好处。 许多企 业在扩容时均采用变频调速技术。 辽阳化纤公司聚酯一厂扩容3 0 ，仪 征化纤厂1 9 9 9 年改造的生产线扩容5 0 。 浙江龙达差别化聚酯有限公司新建的切片 装置采用了变频系统。 浙化联聚酯厂聚酯 切片工艺也采用变频控制系统。 变频控制 系统已成为聚酯切片生产中不可缺少的驱 动方式。 洗熨设备类负载 各大宾馆的洗衣机和熨衣设备以往多 采用机械调速或者变极调速， 只能提供一 种速度或几种速度， 对需要多次反复洗熨 的织物不甚理想。 采用变频调速， 大大提 高洗衣机的效率。 如广州建设机器厂生产 的工业洗衣机1 9 9 0 年代初便采用了变频 调速， 效果很好。 广州东方宾馆采用变频 技术，对瑞典进口的大型熨衣机进行改 造， 不但操作方便， 而且提高了洗熨质量， 洗熨数量也提高了4 0 。 造纸机类负载 我国造纸工业的纸机， 要求精度高的 多采用S C R 直流调速方式，有的用滑差电 机、 整流子电机。 由于存在滑环和炭刷造 成可靠性和精度不高。导致造纸机械落 后， 一般车速只有2 0 0 m / m i n 左右， 难同国 外2 0 0 0 m / m i n 相比。因而造纸机械的变频 化已是大势所趋。宝鸡五一造纸总厂将3 套1 8 8 0 造纸机采用变频调速替代原直流 晶闸管拖动系统。 从1 9 9 2 年至今， 系统运 行可靠、 稳定、 操作简便、 无须专人值班， 车速可开到5 0 0 m / m i n 以上，在线无级调 速，稳定率达到1 0 0 ，提高了产品产量、 质量。降低了成本、消耗，减轻了工人劳 动强度，节电3 5 ～4 0 。 供暖类负载 酒店、学校、楼宇的供暖类负载，采 用变频 调速， 也可以节电3 0 ， 尤其是北 方的锅炉，采用变频调速，效果甚好。 北京丽都假日饭店动力中心是一个 集中供冷、供热的工厂， 安装有2 0 t / h 蒸 汽锅炉3 台，3 0 0 万大卡溴化锂制冷机 4 台， 负责动力厂周围的丽都假日饭店、 燕 翔饭店、 新万寿宾馆、 国际学校、 日本学 校、德国学校及丽都饭店宿舍、托儿所、 公园等涉外饭店、宾馆、公寓、 学校的供 热、供冷，供热面积3 0 万m 2，供冷面积 2 0 万m 2。1 9 9 1 年，对水泵制冷机、引风 机采用变频控制，节电明显，能节电 3 0 ～6 0 ，年节电1 7 . 5 万k W h ，优于 其他调速方式。广州市鸣泉居度假村在 冷热水、喷泉等设施上采用了变频调速 控制。 2 0 0 7 年第 5 期11 产经 音乐喷泉类负载 非常招揽游人的音乐喷泉，其水的 高低和量的大小是靠变频控制的。有的 需要3 0 多台变频器。亚洲喷水最高的广 东河源市音乐喷泉和规模很大的山东济 南市泉城广场音乐喷泉均属于此，在施 工音乐喷泉时，要注意变频器的谐波对 控制系统的干扰。深圳世界之窗的火山 爆发，也是变频控制水量的。 磨床等机械类负载 磨床主轴电机转速很高，需要电源 的频率也高， 有2 0 0 H z 、 4 0 0 H z 甚至8 0 0 H z 。 以前主轴电机的电源多由中频发电机组 拖动。 中频机组体积大、 效率低、 噪声大、 故障多、 精度差。 贵阳轴承厂用变频器取 代中频机组后，好处甚多；①精度高，加 工的轴承等表面光滑；②占地小、 噪声小 （9 0 d B 降到3 0 d B ） ；③提高产品产量；④ 节电。 车床等低频转矩要求大的负载， 已 有车床专用变频器。 卷烟机类负载 卷烟行业过去进口的卷烟机，不论 莫林8 、还是莫林1 0 ，均非无级调速。因 而，在卷烟行业主要是解决无极调速和 可靠性问题，技术简单，变频器用法简 单，收效极大。 昭通卷烟厂1 9 台进口的格兰特4 卷 接包装联合机组采用变频调速后，日增 产香烟2 0 0 箱, 2 0 0 箱香烟的利税相当于1 9 台变频器的价格, 即一天收回投资。 因而, 卷烟机改造迅速, 受益很大。现在国产的 烟机大部分都装备了变频调速功能。 减振和降低噪声型负载 不少负载， 如大型空压机、 中频机组 等噪声大、振动大。采用变频技术，可以 减振降噪， 达到标准以内。 武汉石油化工 厂码头螺杆泵是作为油轮卸油用，卸油 扫舱时振动和噪声很大。因为振动往往 使管架晃动， 阀门和趸船破裂， 噪声超过 9 0 d B ，振动和噪声成为卸船扫舱的大难 问题。通过变频调速，控制最佳状态，使 螺杆泵出口压力恒定，把振动和噪声控 制在标准内。 印染机类负载 大部分印染机械都是多单元联合工 作设备，工艺上要求各单元以相同的线 速度同步运行并保持张力恒定，否则会 出现断布、 缠布、 色度不均、 色彩度不够， 缩水率过大等质量问题。以往的印染机 械无论是共电源方式或分电源方式都是 采用直流调速系统。 因为直流电机固有的缺点，印染行 业逐步采用交流变频技术。圆网印花机 由进布单元、 印花单元、 烘房导带单元及 落布单元四部分组成，属于印染调速系 统较复杂的一种。采用变频调速形成速 度链控制，同步性能好，精度高，可靠性 高。 注塑机类负载 注塑机是塑料加工成型的关键设备， 数量多，耗电大。据统计，全国有定量泵 注塑机8 0 万台。过去的节电方式多为通 过△型转换 Y 型（星型）来 节电的，效果 一般。采用变 频调速不改变 注塑机原来的 结构，控制油 泵几个过程的 压 力 或 流 量 （如锁模、合 模、射胶、保 压、脱模、退 2 0 0 7 年第 5 期12 产经 模等） ，平均可节电4 0 ，较好的取代过 去的比例阀节流调速方式， 大幅度降低能 耗， 不少注塑厂都进行了变频改造。 如厦 门灿坤改造4 7 0 台， 威士茂科技改造9 5 台， 东莞好景改造8 1 台， 深圳富士康改造2 0 0 多台。 改造注塑机时， 要注意变频器的容 量和低频转矩特性， 注意输入端和输出端 的谐波干扰和无线电干扰。 污水处理等环保类负载 环境保护越来越被重视，它关系到 人类赖以生存的环境，连申奥也有环境 指标。变频调速可用在三个方面的环保 类负载，工业污水处理、垃圾电厂以及 工业排烟、排气、除尘的控制。广州炼 油厂，曝气机是污水处理的一种搅拌设 备，改用笼式电机变频调速后，提高产 品可靠性，节电 4 0 以上，同时提高了 活性污泥微生物群的寿命，提高了污水 处理的效果。佛山垃圾电厂选用了5 2 台 变频器。 玻璃、陶瓷、制药、饮 料、食品、包装等生产线负载 玻璃、陶瓷、制药、饮料、食品、包 装等生产线采用变频调速， 均取得好的效 果。深圳蛇口浮法玻璃、深 圳中康玻璃在其生产线的传 输等过程均采用变频调速， 提高了工艺精度；佛山石湾 陶瓷厂在隧道窑中采用变频 调速，提高了产品质量；深 圳深宝饮料厂原引进饮料生 产线变极调速，常因注塞泵 侧的食用橡胶磨损影响产品 质量。采用变频调速后，使 产品质量稳定，减少了食用 橡胶的更换；蛇口丰泰公司 将变频调速应用于电话机生 产线上， 使产品生产多样化， 保证了工艺要求。 海上采油平台类负载 石油钻井采用交流电机变频调速要比 直流调速好得多， 尤其是在风沙、 灰尘大 的地方， 因为交流电机可靠。 海洋石油平 台， 也需要变频调速装置， 据罗宾康公司 称， 已有多台高压变频装置工作在海洋石 油现场。南海石油西部公司的南海涠1 1 - 4 采油平台安装了2 0 0 k W 的变频电源，完 成钻井平台6 0 H z 到5 0 H z 电源的转换。否 则，将安装庞大的柴油发电机组，运输、 吊装都不方便。 此项工程加快了采油投产 速度，节省5 0 万美元。吊装实现软启动， 起动平稳，无冲击电流，使用方便。 潜油电泵类负载 潜油电泵采油是油田采油的一种方 式。潜油电泵多在1 8 0 0 m 以下的油井内工 作，多数采用工频全压启动、恒速运行， 有下述弊病①启动电流过大， 会损坏电 机绝缘 ； ②产生冲击扭矩， 损坏机泵结构 ； ③泵突然产生较大吸力，容易吸入砂子， 造成卡泵。 且无稳压系统和井下液面波动 较大，造成电压、电流不稳定，使潜油电 机过励磁和欠励磁， 引起故障。 中原油田 采油五厂1 9 9 8 年率先采用变频器 控制保 护单元 波形处理单元 专用升压变压器 的潜油电泵控制系统， 实现了软启动、 控 制平稳，节电2 7 . 6 ，并减少了欠压、躺 井、砂卡等现象，提高了采油量。 离心机类负载 化工和制药厂离心设备较多， 主要是 把晶体与溶解液分离， 采用变频拖动离心 机， 工艺稳定、 颗粒均匀、 稳定产品质量。 宁夏化工厂， 原采用滑差调速系统， 因转 速不稳， 经常造成尿素颗粒不均匀， 出现 次品， 采用变频改造后， 尿素颗粒非常均 匀， 提高了产品质量， 并减轻了工人的劳 动强度，节电5 0 。石药集团维生药厂离 2 0 0 7 年第 5 期13 产经 心机采用变频控制后，提高了产品质量， 提高工作效率2 6 ，节电显著。 石油钻机类负载 石油已成为国家关系的标志点及战 争的触媒之一。许多国家都在普查油的 储量及开采石油。钻机是探测及开采石 油的必备装备。 钻井过程中， 钻杆需要频 繁的提放，采用变频调速，好处很多 （1 ）选用变频，转盘转速连续可调， 不必频繁换档， 根据地层结构， 可以灵活 掌握速度。 （2 ） 变频器低频转矩大， 软启动对转 盘扭力减少。 （3 ）起放井架方便、可靠、安全。 （4 ） 易于钻杆提升， 易于控制钻杆提 放位置、速度、适于频繁提放钻具。 （5 ）减少机械磨损，减少维修量。 （6 ）节能。 船闸类负载 由于变频器调速性能好，加减速平 稳， 成功的应用到船闸电机的调速上， 进 而使船闸的运行过程达到“慢- 快- 慢” 的无极调速。使闸门运行过程中加减速 平稳， 增强了船闸的安全系数， 减少了船 闸的维护工作量、 并且节能。 我国最大的 长江三峡水电站也用变频器控制闸门。 矿井提升机类负载 矿井提升机是矿山的重要机电设备。 它负责运送井下和地面之间人员、物料。 由于有载人的可能，设备可靠性要求很 高。又由于设备有启动、加速、减速、停 车等负载变化， 要求调速设备性能好。 过 去矿井提升机的电控设备多数采用绕线 电机转子串电阻方式， 调速性能不好， 采 用变频调速，可达 到理想的效果，并 且可靠性高、低频 转矩大、机械冲击 小、 操作简便、 节约 电能3 0 。新桥矿业 公司、邯郸峰峰矿 业集团对矿井主机均做了变频控制改造。 矿用电铲类负载 矿用电铲容量大、 电铲提升机构、 推 压机构、回转机构、行车机构电机容量 大， 我国目前采用三绕组发电机- 电动机 机组和磁放大发电机-电动机机组的直 流调速系统， 体积大、 效率低、 功率因数 低。1 5 年前，东北大学某教授向原机械 部建议改变矿山电铲直流调速为交流变 频拖动。 近年来， 准格尔露天煤矿、 南芬 露天铁矿从美国 B - E公司引进全交流 3 9 5 - B 型大型电铲， 打破了电铲传动直流 电动机的一统天下。电铲交流变频化有 诸多好处提高了电铲重载起动能力， 缩 短了起动时间， 提高了生产效率， 提高控 掘速度， 缩短了铲装周期， 功率因数0 . 9 5 左右。 结 论 变频调速正在逐步地成为电气传动 的中枢。它取代着变极调速、滑差调速、 整流子电机调速、 液力偶合调速、 串极调 速及直流调速。除了节电外（12～ 7 0 ） ，更重要的是，产生增产、降耗、优 质的效果，深受设计、工程、操作人员欢 迎， 社会效益非常显著， 变频调速确实是 节能、增产、降耗、优质的好技术，是产 品更新换代、企业设备改造的重要途径， 是迈入2 1 世纪的首要传动技术。