泵和風(fēng)機被廣泛使用在企業(yè)的生產(chǎn)過程中，但這類設(shè)備的電能消耗非常大，其能耗占企業(yè)總能耗的比例很大。當前，我國正在深化市場經(jīng)濟體制改革，市場競爭已經(jīng)可以用“激烈”二字來形容。因此，企業(yè)要提升自身競爭力，必須優(yōu)化生產(chǎn)工藝和流程，降低生產(chǎn)過程中的能耗，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的價格競爭力。
1、變頻器（VFD）的功能
VFD常用于實現(xiàn)電機控制。實現(xiàn)電機控制的方法是改變功率輸出的頻率。在企業(yè)生產(chǎn)過程中，必須追求對電機更好的控制，而要實現(xiàn)對整個電機更好的控制，就必須使用VFD，VFD可以實現(xiàn)被控交流電機的過流電壓保護、過載保護和變頻調(diào)速，同時VFD負責(zé)調(diào)節(jié)整個系統(tǒng)的綜合利用率和工作效率。
2種不同的VFD
2.1不同開關(guān)模式下VFD的分類
不同的開關(guān)有不同類型的逆變器。按照開關(guān)分類，逆變器可分為四種類型:一是SPWM控制逆變器；第二，PAM控制VFD；第三，空間矢量脈寬調(diào)制控制VFD；第四，PWM逆變器。在四種不同類型的VFD中，PAM控制是脈沖幅度調(diào)制，通過改變脈沖串的幅度來調(diào)制波形和輸出值，從而實現(xiàn)VFD的變頻功能；與PAM控制不同，PWM控制是脈寬調(diào)制控制，即在調(diào)節(jié)波形和輸出時，可以改變脈寬來實現(xiàn)VFD的變頻功能。在PWM的基礎(chǔ)上，改變調(diào)制脈沖后，就是SPWM控制。為了實現(xiàn)正弦波輸出，需要遵循正弦規(guī)律，安排合適的脈沖寬度對波形進行濾波輸出，在生產(chǎn)中經(jīng)常應(yīng)用于支路交流逆變器。SVPWM控制是空間矢量脈寬調(diào)制。作為PWM技術(shù)調(diào)制的一種方法，在電機的三相定子繞組中插入PWM，促使定子中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，從而驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)。
2.2根據(jù)工作原理對VFD進行分類。
根據(jù)工作原理，VFD可以分為三種:第一種是矢量控制VFD，第二種是V/f控制VFD，第三種是轉(zhuǎn)差頻率控制VFD。V/f控制VFD可以保證頻率與輸出電壓正相關(guān)，從而可以實現(xiàn)電機磁通的一致性，有效避免磁通弱、飽和的問題。所謂轉(zhuǎn)差調(diào)速，就是在調(diào)速時改變異步電動機的轉(zhuǎn)差，速度決定轉(zhuǎn)差要求。轉(zhuǎn)差頻率控制技術(shù)可以在一定程度上改善系統(tǒng)的動靜態(tài)性能。矢量控制逆變器最重要的特點是DC電機的速度控制。根據(jù)矢量變化法對異步電動機定子繞組電流進行分解，可以實現(xiàn)DC電機的磁場電流分量。
3.風(fēng)機泵變頻節(jié)能工作原理分析
風(fēng)機和水泵變頻節(jié)能有兩種方式:一種是軟啟動，一種是變頻。作者具體介紹了這兩種節(jié)能方法的節(jié)能原理如下:
3.1關(guān)于軟啟動節(jié)能
由于電機是通過Y/D或直接啟動，4 ~ 7倍的額定電流為啟動電流，會對供電電網(wǎng)和機電設(shè)備產(chǎn)生巨大影響。如果供電能力很高，啟動時會造成很大的損壞，如閥門、擋板被電流和振動損壞，從而縮短設(shè)備的使用壽命。安裝變頻節(jié)能裝置后，VFD的軟啟動功能可以在一開始自動將啟動電流調(diào)整為0，這樣就不用擔(dān)心產(chǎn)生的電流會超過額定電流，在一定程度上減少了對電網(wǎng)的影響，起到了延長閥門和設(shè)備使用壽命的作用，從而節(jié)省了VFD維護的相關(guān)費用。
3.2關(guān)于變頻節(jié)能
流體力學(xué)中有一個公式，就是p = h× q，專業(yè)人士都知道p、h、q之間有一定的關(guān)系，而且都是成正比的，只是大小不同。如果水泵的效率是一個固定值，那么當調(diào)節(jié)流量降低時，轉(zhuǎn)速N也會降低，輸出功率P也會降低，這就是三次關(guān)系的下降。也就是說，水泵的轉(zhuǎn)速和水泵電機的功耗率是立方。
4風(fēng)機和泵的變頻調(diào)速和節(jié)能
4.1調(diào)節(jié)風(fēng)扇和水泵流量的方法
調(diào)節(jié)風(fēng)機和泵流量的方法有很多，各有各的優(yōu)點，常用的有三種:(1)交流電機變頻調(diào)速；(2)調(diào)節(jié)水泵、風(fēng)機轉(zhuǎn)速時，采用電磁滑差離合器，但這種情況下電機勻速運行；(3)調(diào)節(jié)風(fēng)機擋板時，如果采用傳統(tǒng)的機械方法，可以調(diào)節(jié)水泵和導(dǎo)流板的閥門開度。在節(jié)電率相同的情況下，裝機容量和電能節(jié)約將成為最大值。因此，在生產(chǎn)過程中，應(yīng)廣泛應(yīng)用高壓變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)，將變頻調(diào)速應(yīng)用于大容量壓縮機、水泵和風(fēng)機，以達到節(jié)能的目的。
4.2變頻調(diào)速在風(fēng)機和泵節(jié)能中的應(yīng)用
以流體理論為基本出發(fā)點，可以用三次函數(shù)來表示離心風(fēng)機和泵的軸功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。研究表明，轉(zhuǎn)差后液壓調(diào)速的效率會隨著調(diào)速方案效率的變化而降低。當轉(zhuǎn)速降至50%時，變頻調(diào)速器將顯示出更高的效率。這樣，就會發(fā)現(xiàn)什么都沒變。因此，變頻調(diào)速是所有調(diào)速方案中節(jié)能效果最好的。結(jié)合實例，當同一個水泵和風(fēng)機的轉(zhuǎn)速流量和軸功率均為100%時，如果將轉(zhuǎn)速流量調(diào)整為50%，軸功率將降低到50%。但是，如果將轉(zhuǎn)差率調(diào)整到50%，則只需要從電網(wǎng)中吸取大約25%的電力。如果通過變頻將流量降低到50%，則只需要從電網(wǎng)中吸取大約10%的電力。因此不難發(fā)現(xiàn)，變頻調(diào)速有著無可比擬的優(yōu)勢。
5變頻調(diào)速與環(huán)保
在企業(yè)總用電量中，電機驅(qū)動的能耗占很大比例。我們有理由相信，天然氣、煤炭、石油和其他燃料的枯竭很大程度上是由于過度的電力消耗。二氧化氮和二氧化碳的過量排放會造成嚴重的空氣污染，對大氣臭氧層造成不可挽回的嚴重破壞，對人類生活造成極其不利的影響。目前，日益嚴重的環(huán)境問題已經(jīng)影響到人們的日常生活，但隨著人們環(huán)保意識的不斷提高，越來越多的人開始關(guān)注環(huán)境問題，積極參與環(huán)境保護。因此，在企業(yè)的生產(chǎn)過程中，企業(yè)應(yīng)廣泛采用變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)，既有效節(jié)約能源，又減少污染排放，起到保護環(huán)境的作用。
6結(jié)論
綜上所述，泵、風(fēng)機等設(shè)備的節(jié)能運行是通過變頻調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)的，受到國家和政府的廣泛重視。實踐表明，將變頻器應(yīng)用于泵和風(fēng)機的驅(qū)動控制，可以取得明顯的節(jié)能效果，是一種應(yīng)用廣泛的調(diào)速方法。變頻調(diào)速技術(shù)有很多優(yōu)點，不僅可以提高設(shè)備的運行效率，還可以最大限度地滿足企業(yè)對高效生產(chǎn)的需求。同時可以有效降低設(shè)備的維護和維修成本，有效延長其使用壽命，可謂一舉兩得。在國內(nèi)外，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)并將繼續(xù)受到人們的關(guān)注，它也將在我國經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮重要作用。
