電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造
一、概述
電機(jī)是一種應(yīng)用量大、使用范圍廣高耗能動(dòng)力設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)總裝機(jī)容量約為4億千瓦,年耗電量約為6000億kwh,約占工業(yè)用電70—80%。我國(guó)以中小型電機(jī)為主,約占80%,而中小型電機(jī)耗損電量卻占總損耗量90%。電機(jī)我國(guó)實(shí)際應(yīng)用中,同國(guó)外相比差距很大,機(jī)組效率為75%,比國(guó)外低10%;系統(tǒng)運(yùn)行效率為30—40%,比國(guó)際先進(jìn)水平低20—30%。我國(guó)中小型電機(jī)具有極大節(jié)能潛力,推行電機(jī)節(jié)能勢(shì)必行。
異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格低廉、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠,可用于惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn),工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中到了廣泛應(yīng)用。特別是對(duì)各行各業(yè)泵類和風(fēng)機(jī)拖動(dòng)上非彼莫屬,,拖動(dòng)泵類和風(fēng)機(jī)電機(jī)節(jié)能工作倍受重視。
科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展,特別是電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)高度發(fā)展和應(yīng)用使變頻器節(jié)能效果更為顯著。它能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速,負(fù)載不同時(shí),始終高效運(yùn)行,有良好動(dòng)態(tài)特性,能實(shí)現(xiàn)高性能、高可靠性、高精度自動(dòng)控制。相其它調(diào)速方式(如:降壓調(diào)速、變極調(diào)速、滑差調(diào)速、交流串級(jí)調(diào)速等),變頻調(diào)速性能穩(wěn)定、調(diào)速范圍廣、效率高,現(xiàn)代控制理論和電力電子技術(shù)發(fā)展,交流變頻調(diào)速技術(shù)日臻完善,它已成為交流電機(jī)調(diào)速最新潮流。變頻調(diào)速裝置(變頻器)已工業(yè)領(lǐng)域到廣泛應(yīng)用。
使用變頻器調(diào)速信號(hào)傳遞快、控制系統(tǒng)時(shí)滯小、反應(yīng)靈敏、調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制精度高、使用方便、有利于提高產(chǎn)量、保證質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本,使用變頻器是廠、礦企業(yè)節(jié)能降耗首選產(chǎn)品。
變頻電機(jī)節(jié)電器是一種革命性新一代電機(jī)專用控制產(chǎn)品,基于微處理器數(shù)字控制技術(shù),其內(nèi)置專用節(jié)電優(yōu)化控制軟件,動(dòng)態(tài)調(diào)整電機(jī)運(yùn)行工程中電壓和電流,不改變電機(jī)轉(zhuǎn)速條件下,保證電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)荷需求精確匹配,有效避免電機(jī)因出力過(guò)度造成電能浪費(fèi)。
交流電動(dòng)機(jī)是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛電機(jī),約占各類電動(dòng)機(jī)總數(shù)85%,它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉、不需維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),但它弱點(diǎn)是調(diào)速困難,許多應(yīng)用場(chǎng)合受到限制或借助機(jī)械方式來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。
變頻器就負(fù)載類型而言主要有兩方面典型應(yīng)用:1、恒轉(zhuǎn)矩應(yīng)用;2、變轉(zhuǎn)矩應(yīng)用。就應(yīng)用目而言主要有:1、以改進(jìn)工藝為主要目,確保工藝過(guò)程中最佳轉(zhuǎn)速、不同負(fù)載下最佳轉(zhuǎn)速以及準(zhǔn)確定位等。以其優(yōu)良調(diào)速性能,提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高舒適性,使設(shè)備合理化,適應(yīng)或改善環(huán)境等。2、以節(jié)能為主要目——以流量或壓力需要調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、泵類機(jī)械轉(zhuǎn)速控制來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能,改造效果非常顯著。
二、 變頻調(diào)速原理
企業(yè)所使用耗電設(shè)備中風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)、液壓油泵、循環(huán)泵等電機(jī)類負(fù)載占絕大多數(shù)。由受到技術(shù)條件限制,這類負(fù)載流量、壓力或風(fēng)量控制系統(tǒng)幾乎全部是閥控系統(tǒng),即電機(jī)由額定轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn),系統(tǒng)提供流量、壓力或風(fēng)量恒定,當(dāng)設(shè)備工作需求發(fā)生變化時(shí),由設(shè)出口端溢流、溢壓閥或比例調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載流量、壓力或風(fēng)量、滿足設(shè)備工況變化需要。而經(jīng)溢流溢壓閥或比例調(diào)節(jié)閥溢流溢壓后,會(huì)釋放大量能量,這部分耗散能量實(shí)際上是電機(jī)從電網(wǎng)吸收能量中一部分,造成了電能極大浪費(fèi)。從這類負(fù)載工作特性可知,其電機(jī)功率與轉(zhuǎn)速立方成正比,而轉(zhuǎn)速又與頻率成正比。我們改變電機(jī)工作方式,讓它不總是額定工作頻率下運(yùn)轉(zhuǎn),改由變頻調(diào)整控制系統(tǒng)進(jìn)行啟?刂坪驼{(diào)整運(yùn)行,則其轉(zhuǎn)速就可以0~2900r/min范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),即輸出流量、壓力或風(fēng)量也隨之可0~100%范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),使之與負(fù)載工作需要求精確匹配,達(dá)到節(jié)能降耗目。
交流電機(jī)轉(zhuǎn)速如下:n=60f(1-s)/p
式中:n=電機(jī)轉(zhuǎn)速
f=電源頻率
p=電機(jī)極對(duì)數(shù)
s=轉(zhuǎn)差率
由式可見(jiàn),交流電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速n與電源頻率f成正比,改變電源頻率就能改變電機(jī)轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)調(diào)速目。
三、 變頻調(diào)速節(jié)電原理
變頻調(diào)速節(jié)電,顧名思義,變頻調(diào)速才能節(jié)電。下面主要對(duì)兩類典型負(fù)載應(yīng)用節(jié)電原理作一下分析。
(1)、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載類應(yīng)用
恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載即轉(zhuǎn)速如何變化,負(fù)載轉(zhuǎn)矩是恒定。
如下公式:P=K*T*N
K=系數(shù)
P=軸功率
T=負(fù)載轉(zhuǎn)矩
N=轉(zhuǎn)速
從上述公式可以看到,軸功率與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比,當(dāng)工藝需要而調(diào)整電機(jī)速度時(shí),自然可以達(dá)到相應(yīng)比例節(jié)電目。
(2)、變轉(zhuǎn)矩負(fù)載類應(yīng)用
離心風(fēng)機(jī)、泵類是屬于典型變轉(zhuǎn)矩負(fù)載,其工作特點(diǎn)是:大多數(shù)是長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行,負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速平方成正比,一旦轉(zhuǎn)速超過(guò)額定轉(zhuǎn)速,就會(huì)造成電機(jī)嚴(yán)重過(guò)載,風(fēng)機(jī)、泵類一般不超過(guò)額定頻率運(yùn)行。
四、產(chǎn)品特性
節(jié)電效益顯著,節(jié)電率高達(dá)20%~60%;
平滑啟動(dòng),消除啟動(dòng)時(shí)沖擊電流,啟動(dòng)時(shí)電機(jī)電流可限制其額定電流150%之內(nèi);
減少電機(jī)發(fā)熱及運(yùn)動(dòng)部件磨損程度,有效延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命,降低維修成本;
微電腦智能控制,自動(dòng)適應(yīng)、自動(dòng)跟隨,無(wú)需人工調(diào)整;
市電及節(jié)電狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)換,故障自動(dòng)報(bào)警,不影響正常工作。
適用范圍:
注塑機(jī)、空壓機(jī)、立窯風(fēng)機(jī)、水泵等流量、壓力及風(fēng)量需要調(diào)節(jié)電流電動(dòng)機(jī);
沖床、流水線、傳送帶、起重機(jī)等可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速交流電動(dòng)機(jī);
其他工藝需求需調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速交流電動(dòng)機(jī)。
不改變電機(jī)轉(zhuǎn)速,完全不同于變頻器新型節(jié)能裝置
五、變頻調(diào)速不同行業(yè)典型應(yīng)用對(duì)象
變頻調(diào)速技術(shù)以其優(yōu)異調(diào)速性能、高效率、高可靠性各行各業(yè)有著廣泛應(yīng)用,現(xiàn)舉例如下:
冶金——軋鋼機(jī)、輥道、高爐風(fēng)機(jī)、泵、起重機(jī)械、高爐送料、鋼廠拋光等。
軋鋼制線——拉線機(jī)、卷繞機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、泵、起重機(jī)械、定長(zhǎng)剪切、自動(dòng)送料
鋼鐵——軋機(jī)、輥道、風(fēng)機(jī)、泵、起重機(jī)、鋼包車(chē)、轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)等。
電線業(yè)——拉絲機(jī)、卷繞機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等。
化工——擠壓機(jī)、膠片傳送帶、攪拌機(jī)、離心分離機(jī)、壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、噴霧器、泵等。
石油——輸油泵、電潛泵、注水泵、抽油機(jī)等。
化纖和紡織——紡紗機(jī)、精紡機(jī)、織機(jī)、梳棉機(jī)、漿紗機(jī)、中央空調(diào)、鼓風(fēng)機(jī)、泵類等。
汽車(chē)制造業(yè)——傳送帶、搬運(yùn)車(chē)、涂料攪拌、中央空調(diào)、電瓶車(chē)等。
機(jī)床制造業(yè)——車(chē)床、龍門(mén)刨、銑床、磨床、機(jī)械加工中心、剃齒機(jī)等。
電子制造業(yè)——中央空調(diào)、風(fēng)機(jī)、泵、空壓機(jī)、注塑機(jī)、傳送帶等。
造紙業(yè)——造紙機(jī)、造紙機(jī)械、風(fēng)機(jī)、泵、粉碎機(jī)、攪拌機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等。
食品——制面機(jī)、制點(diǎn)心機(jī)、傳送帶、攪拌機(jī)等。
煤氣、自來(lái)水——壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、泵、搬運(yùn)機(jī)等。
水泥——回轉(zhuǎn)窯、起重機(jī)械、鼓風(fēng)機(jī)、泵、主傳動(dòng)電機(jī)、傳送帶、振動(dòng)給料機(jī)、立窯風(fēng)機(jī)等。
礦業(yè)——泥漿泵、傳送帶、提升機(jī)、切削機(jī)、掘削機(jī)、起重機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)等。
交通——電動(dòng)汽車(chē)、電力機(jī)車(chē)、船舶推進(jìn)、裝卸機(jī)械、空壓機(jī)、電纜車(chē)等。
裝卸搬運(yùn)——自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)、搬運(yùn)車(chē)、粉體運(yùn)送器、輸出傳送帶等。
建筑——電梯、傳送帶、空調(diào)設(shè)備、鼓風(fēng)機(jī)、泵等。
塑膠——橡膠截?cái)鄼C(jī)、注塑機(jī)、壓出機(jī)、塑料薄膜生產(chǎn)線等。
生活、服務(wù)——空壓機(jī)、縫紉機(jī)、電風(fēng)扇、工業(yè)及家庭用洗衣機(jī)等。
物流——立體車(chē)庫(kù)、自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)、傳送帶等。
電力——鍋爐鼓用鼓風(fēng)機(jī)、給水泵、離心混料機(jī)、傳送帶、揚(yáng)水發(fā)電站、飛輪等。
賓館酒店、大廈——中央空調(diào)系統(tǒng)、電梯等。
農(nóng)業(yè)——制茶機(jī)、水泵、離舍通風(fēng)、糧庫(kù)通風(fēng)等。
試驗(yàn)研究——電機(jī)對(duì)拖試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置、主軸實(shí)驗(yàn)裝置、離心分離機(jī)等。
六、變頻調(diào)速節(jié)電幾點(diǎn)注意事項(xiàng)
變頻調(diào)速節(jié)電,調(diào)速才能節(jié)電,一臺(tái)設(shè)備實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中根本都不需要或不能調(diào)速,裝了變頻器,達(dá)不到節(jié)電效果會(huì)增加能耗,F(xiàn)就離心風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載作以下說(shuō)明。
風(fēng)機(jī)、泵類采用變頻調(diào)速調(diào)節(jié)流量方法,是一種有效且節(jié)能方法,這已被許多工程實(shí)例所證明,也被普遍接受。需要說(shuō)明是,并任何風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載使用變頻調(diào)速均可實(shí)現(xiàn)節(jié)能。一臺(tái)風(fēng)機(jī)或泵能否節(jié)能,節(jié)能多少,變頻調(diào)速投資有沒(méi)有價(jià)值,這都與風(fēng)機(jī)或泵組實(shí)際運(yùn)行工況有關(guān)。由前所述,要實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速節(jié)能必備條件是:風(fēng)機(jī)或泵整個(gè)工作周期中,存比較大富裕流量。
有些系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)負(fù)荷就比較滿,沒(méi)有多少溢流或放空情況,此時(shí)采用變頻裝置就達(dá)不到節(jié)能目,還會(huì)是變頻器自身功率損耗而增添系統(tǒng)損耗。
風(fēng)機(jī),泵類是平方律負(fù)載,其軸功率與轉(zhuǎn)速立方成正比,但實(shí)際應(yīng)用中并轉(zhuǎn)速越低系統(tǒng)就越節(jié)能。主風(fēng)機(jī)或泵與電機(jī)連成一體,低速區(qū)系統(tǒng)效率會(huì)大大降低,進(jìn)行變頻調(diào)速范圍不宜太大,一般額定轉(zhuǎn)速50%以上。
另外,采取何種調(diào)速方式,都要以滿足生產(chǎn)工藝要求為前提,特別是風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載進(jìn)行變頻調(diào)速時(shí)需要考慮系統(tǒng)對(duì)維持生產(chǎn)所需最小揚(yáng)程、壓力或流量要求。
七、 應(yīng)用環(huán)境對(duì)變頻器要求
變頻器有很多優(yōu)點(diǎn),但變頻器使用電力電子器件如:整流橋、GTR、IGBT、IGCT等,運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生高次諧波、電磁輻射、傳導(dǎo)、射頻發(fā)射等電力電子污染。電力電子設(shè)備大量應(yīng)用,電力電子污染問(wèn)題越來(lái)越大,不從根本上加以解決,必將造成諸如控制系統(tǒng)癱瘓、頻繁誤動(dòng)作等不良后果。
,對(duì)變頻器應(yīng)用也提出了必須滿足一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。
如是諧波污染問(wèn)題有IEEE519-1992和國(guó)標(biāo)GB加以規(guī)范。解決諧波污染問(wèn)題辦法主要有增加交流進(jìn)線電抗器、采用多脈沖整流技術(shù)等。
電磁輻射、傳導(dǎo)、射頻發(fā)射等電力電子污染有EMC標(biāo)準(zhǔn)EN61800-3加以規(guī)范。EMC產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)EN61800-3定義了第一類和第二類環(huán)境概念,第一類環(huán)境指是民用建筑以及不變壓器而直接從民用設(shè)施上引出低壓供電電源工業(yè)環(huán)境。第二類環(huán)境指是不直接從民用設(shè)施引出低壓供電電源工業(yè)環(huán)境。變頻器第一類環(huán)境(如:機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院、電視臺(tái)、廣播中心等)應(yīng)用時(shí),需要選用第一類環(huán)境EMC濾波器;變頻器第二類環(huán)境應(yīng)用時(shí)需要滿足二類環(huán)境EMC標(biāo)準(zhǔn),變頻器需要采用EMC封裝技術(shù)或選配第二類環(huán)境EMC濾波器。
八、 相應(yīng)節(jié)電率
(1)、 以改進(jìn)工藝為主要目,節(jié)電率0~30%。
(2)、 以節(jié)能為主要目,節(jié)電率有20%~60%。
九、控制方式
一拖一或一拖多;以幾臺(tái)變頻器聯(lián)網(wǎng)控制。
熱門(mén)產(chǎn)品:高效電機(jī) 高壓電機(jī) 低壓電機(jī) 變頻電機(jī) 防爆電機(jī) 同步電機(jī) 直流電機(jī) 電機(jī)配件 電機(jī)維修 水泵配件 電機(jī)節(jié)能改造
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