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【變頻器】易驅(qū)變頻器在四川菲尼克斯半導(dǎo)體廠進(jìn)行設(shè)備改造 |
(時(shí)間:2009/6/25 11:10:20) |
一、引言 變頻調(diào)速器作為一種新型的電力變換、調(diào)速裝置,由于具有啟動(dòng)容易、平滑,能降低對(duì)機(jī)械和生產(chǎn)設(shè)備的沖擊,運(yùn)行穩(wěn)定,節(jié)能效果顯著,而且對(duì)電機(jī)的保護(hù)功能齊全等顯著特點(diǎn),目前已成熟地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面。而半導(dǎo)體制造業(yè)作為全球十大重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)之一,又是技術(shù)資金密集型產(chǎn)業(yè),變頻器在該行業(yè)獲得成功應(yīng)用,意義就顯得更加非凡。 菲尼克斯半導(dǎo)體有限公司(LPS)是是美國(guó)安森美半導(dǎo)體和樂(lè)山無(wú)線電股份有限公司的合資企業(yè),是一個(gè)世界級(jí)半導(dǎo)體封裝測(cè)試工廠,是中國(guó)卓越的半導(dǎo)體制造中心,目前已建成SOT系列、SC系列、SOD系列等新型表面貼裝器件生產(chǎn)線,產(chǎn)能達(dá)280億只。其廠務(wù)系統(tǒng)中最主要的動(dòng)力設(shè)備是三相異步電動(dòng)機(jī),負(fù)載多為風(fēng)機(jī)、水泵和空壓機(jī)。作為高能耗設(shè)備,其輸出功率不能隨負(fù)荷按比例變化,大部分只能通過(guò)擋板或閥門的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié),而電動(dòng)機(jī)則始終全速運(yùn)行,消耗的能量變化不大,從而造成很大的能量損耗。一般使用的風(fēng)機(jī)、水泵類額定風(fēng)量、水量都超過(guò)實(shí)際需要,又因工藝的需要,往往運(yùn)行中要改變風(fēng)量、水量,而目前多數(shù)采用檔板或閥門來(lái)調(diào)節(jié)的,雖然方法簡(jiǎn)單,但實(shí)質(zhì)是人為增加阻力的辦法,因此浪費(fèi)大量電能,屬不經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)方式。為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排政策,LPS的廠務(wù)部門著手對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行改造,前期改造設(shè)備全部采用由深圳市易驅(qū)變頻技術(shù)有限公司生產(chǎn)的ED3100-M和ED3000-FP系列變頻器,主要應(yīng)用在廠務(wù)系統(tǒng)中的離心式二次循環(huán)冷水機(jī)組,中央空調(diào)機(jī)組及產(chǎn)品線水處理系統(tǒng),具體使用情況見(jiàn)表一。 表一:變頻器使用情況統(tǒng)計(jì)表 應(yīng)用系統(tǒng)變頻器規(guī)格電機(jī)功率電壓等級(jí)電流數(shù)量 冷水機(jī)組ED3000-4T1100FP110KW380V210A1 中央空調(diào)ED3100-4T0370M37KW380V75A5 水處理ED3000-4T0110FP11KW380V25A2 二、變頻調(diào)速原理及及二次方律負(fù)載特點(diǎn) 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一種頻率可控的、實(shí)現(xiàn)三相交流電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的電能控制裝置。它的主回路一般采用交—直—交結(jié)構(gòu),主要由三部分構(gòu)成,即:將工頻電源變換為直流功率的“整流器”,吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”,以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。由于這類變壓變頻器在恒頻交流輸入和變頻交流輸出之間有一個(gè)“中間直流環(huán)節(jié)”,所以又稱為間接式變壓變頻器。交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式為: n=60f(1-s)/p 式中:n—異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速;f—異步電動(dòng)機(jī)的頻率; s—電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率;p—電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。 由式(1)可知,轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比,若均勻的改變電源頻率f,可以平滑的改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,變頻器就是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的,是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。 由流體力學(xué)和風(fēng)機(jī)比例定律得出風(fēng)機(jī)、風(fēng)量與轉(zhuǎn)速及軸功率的關(guān)系為: Q1/Q2=n1/n2;H1/H2=(n1/n2)2;P1/P2=(n1/n2)3 式中:Q1、Q2——風(fēng)機(jī)或水泵流量;P1、P2——軸功率; H1、H2——壓力或揚(yáng)程;n1、n2——轉(zhuǎn)速; 當(dāng)降低風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí),流量也同比例下降,但功率卻以轉(zhuǎn)速的立方下降,因此,我們可以得到理想狀態(tài)下:功率、轉(zhuǎn)速、壓力、流量、節(jié)電率等關(guān)系如下,見(jiàn)表二: 表二:不同頻率時(shí)的各種對(duì)應(yīng)關(guān)系 頻率(HZ)50454035 轉(zhuǎn)速(%)100908070 壓力(%)100816449 揚(yáng)程(%)100816449 流量(%)100908070 功率(%)10072.951.234.3 節(jié)電率(%)027.148.865.7 當(dāng)流量減少,轉(zhuǎn)速下降時(shí),其功率降低很多。若流量下降到80%,轉(zhuǎn)速也下降到80%時(shí),則軸功率P約將下降到0.83=51.2%。如果流量下降到35%,轉(zhuǎn)速下降70%,則軸功率P約下降到0.73=34.3%,約節(jié)電65.7%。 需要說(shuō)明的是異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能,并不是著眼于電機(jī)本身的效率,雖然在很多調(diào)速方法中,電機(jī)的效率并未提高甚至降低,但由于轉(zhuǎn)速的降低,使電機(jī)與負(fù)載的機(jī)械特性配合適當(dāng),能改變系統(tǒng)運(yùn)行的工作點(diǎn),則可得到較好的整體節(jié)能效果。 三、系統(tǒng)組成 給據(jù)要求,本方案在保留原工頻系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝變頻控制系統(tǒng),與原工頻系統(tǒng)之間不僅設(shè)置連鎖以確保系統(tǒng)工作安全,而且當(dāng)故障發(fā)生時(shí),變頻和工頻系統(tǒng)可以相互自動(dòng)切換。同時(shí),系統(tǒng)采用采用變送器組成變頻器閉環(huán)控制,可按需要進(jìn)行給定并進(jìn)行PID調(diào)節(jié),使電機(jī)輸出功率隨負(fù)載的變化而變化,在滿足使用要求的前提下達(dá)到最大限度的節(jié)能。系統(tǒng)原理圖如下: 四、改造后的主要應(yīng)用效果 1.由于變頻器改造后電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)變頻軟起動(dòng),延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命,減少了對(duì)電網(wǎng)電壓的沖擊,而且還可以隨時(shí)起動(dòng)或停止,這體現(xiàn)了變頻器作為軟起動(dòng)器的作用。 2.按需調(diào)節(jié)用量,避免浪費(fèi)。變頻改造后,風(fēng)量、流量不再需要由風(fēng)門和閥門來(lái)調(diào)節(jié),而是通過(guò)變頻調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn),調(diào)節(jié)范圍可以從0%~100%;因而可以根據(jù)生產(chǎn)需要隨意調(diào)節(jié)用量。 3.變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)與原工頻控制系統(tǒng)構(gòu)成互鎖,變頻器運(yùn)行中如果出現(xiàn)故障,可以自動(dòng)切換到工頻運(yùn)行,并且系統(tǒng)具有各種保護(hù)措施,提高了控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。 4.變頻器運(yùn)行過(guò)程中,可以通過(guò)多種方式進(jìn)行風(fēng)量、流量給定,根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)節(jié),操作靈活,縮短了工作時(shí)間,提高了工作效率。 5.變頻節(jié)能運(yùn)行,節(jié)約了大量能源。由于變頻改造后不再使電機(jī)一直處于滿負(fù)荷工作狀態(tài),節(jié)能效果明顯。
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