【变频器】易驱变频器在四川菲尼克斯半导体厂进行设备改造-国际节能环保网-行业资讯

    一、引言
    变频调速器作为一种新型的电力变换、调速装置，由于具有启动容易、平滑，能降低对机械和生产设备的冲击，运行稳定，节能效果显著，而且对电机的保护功能齐全等显著特点，目前已成熟地应用到工业生产的各个方面。而半导体制造业作为全球十大重点产业之一，又是技术资金密集型产业，变频器在该行业获得成功应用，意义就显得更加非凡。
    菲尼克斯半导体有限公司(LPS)是是美国安森美半导体和乐山无线电股份有限公司的合资企业，是一个世界级半导体封装测试工厂，是中国卓越的半导体制造中心，目前已建成SOT系列、SC系列、SOD系列等新型表面贴装器件生产线，产能达280亿只。其厂务系统中最主要的动力设备是三相异步电动机，负载多为风机、水泵和空压机。作为高能耗设备，其输出功率不能随负荷按比例变化，大部分只能通过挡板或阀门的开度来调节，而电动机则始终全速运行，消耗的能量变化不大，从而造成很大的能量损耗。一般使用的风机、水泵类额定风量、水量都超过实际需要，又因工艺的需要，往往运行中要改变风量、水量，而目前多数采用档板或阀门来调节的，虽然方法简单，但实质是人为增加阻力的办法，因此浪费大量电能，属不经济的调节方式。为响应国家节能减排政策，LPS的厂务部门着手对这些设备进行改造，前期改造设备全部采用由深圳市易驱变频技术有限公司生产的ED3100-M和ED3000-FP系列变频器，主要应用在厂务系统中的离心式二次循环冷水机组，中央空调机组及产品线水处理系统，具体使用情况见表一。
    表一：变频器使用情况统计表
    应用系统变频器规格电机功率电压等级电流数量
    冷水机组ED3000-4T1100FP110KW380V210A1
    中央空调ED3100-4T0370M37KW380V75A5
    水处理ED3000-4T0110FP11KW380V25A2
    二、变频调速原理及及二次方律负载特点
    变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一种频率可控的、实现三相交流电机无级调速的电能控制装置。它的主回路一般采用交—直—交结构，主要由三部分构成，即：将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。由于这类变压变频器在恒频交流输入和变频交流输出之间有一个“中间直流环节”，所以又称为间接式变压变频器。交流电动机的同步转速表达式为：
    n＝60f(1－s)/p
    式中：n—异步电动机的转速；f—异步电动机的频率；
    s—电动机转差率；p—电动机极对数。
    由式(1)可知，转速n与频率f成正比，若均匀的改变电源频率f，可以平滑的改变电动机的转速，变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。
    由流体力学和风机比例定律得出风机、风量与转速及轴功率的关系为：
    Q1/Q2=n1/n2；H1/H2=(n1/n2)2；P1/P2=(n1/n2)3
    式中：Q1、Q2——风机或水泵流量；P1、P2——轴功率；
    H1、H2——压力或扬程；n1、n2——转速；
    当降低风机的转速时，流量也同比例下降，但功率却以转速的立方下降，因此，我们可以得到理想状态下：功率、转速、压力、流量、节电率等关系如下，见表二：
    表二：不同频率时的各种对应关系
    频率（HZ）50454035
    转速（%）100908070
    压力（%）100816449
    扬程（%）100816449
    流量（%）100908070
    功率（%）10072.951.234.3
    节电率（%）027.148.865.7
    当流量减少，转速下降时，其功率降低很多。若流量下降到80%，转速也下降到80%时，则轴功率P约将下降到0.83=51.2%。如果流量下降到35%，转速下降70%，则轴功率P约下降到0.73=34.3%，约节电65.7%。
    需要说明的是异步电动机调速节能，并不是着眼于电机本身的效率，虽然在很多调速方法中，电机的效率并未提高甚至降低，但由于转速的降低，使电机与负载的机械特性配合适当，能改变系统运行的工作点，则可得到较好的整体节能效果。
    三、系统组成
    给据要求，本方案在保留原工频系统的基础上加装变频控制系统，与原工频系统之间不仅设置连锁以确保系统工作安全，而且当故障发生时，变频和工频系统可以相互自动切换。同时，系统采用采用变送器组成变频器闭环控制，可按需要进行给定并进行PID调节，使电机输出功率随负载的变化而变化，在满足使用要求的前提下达到最大限度的节能。系统原理图如下：
    四、改造后的主要应用效果
    1．由于变频器改造后电机可以实现变频软起动，延长了设备使用寿命，减少了对电网电压的冲击，而且还可以随时起动或停止，这体现了变频器作为软起动器的作用。
    2．按需调节用量，避免浪费。变频改造后，风量、流量不再需要由风门和阀门来调节，而是通过变频调节电机的转速来实现，调节范围可以从0%~100%；因而可以根据生产需要随意调节用量。
    3．变频调速闭环控制系统与原工频控制系统构成互锁，变频器运行中如果出现故障，可以自动切换到工频运行，并且系统具有各种保护措施，提高了控制系统运行可靠性。
    4．变频器运行过程中，可以通过多种方式进行风量、流量给定，根据需要随时调节，操作灵活，缩短了工作时间，提高了工作效率。
    5．变频节能运行，节约了大量能源。由于变频改造后不再使电机一直处于满负荷工作状态，节能效果明显。

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