電動(dòng)機(jī)節(jié)能降耗的分析與探討

張曉婷 李兆華

(山鋼集團(tuán)濟(jì)南分公司，山東 濟(jì)南 250101)

0 前言

電動(dòng)機(jī)能耗是一個(gè)很重要的考核指標(biāo)，特別是冶金行業(yè)中，電動(dòng)機(jī)種類繁多，做好電動(dòng)機(jī)運(yùn)行節(jié)能工作至關(guān)重要，不但可以減少電費(fèi)開(kāi)支，降低企業(yè)運(yùn)行成本，還可以減少配電系統(tǒng)的電力損耗，提高配電系統(tǒng)的運(yùn)行效益。鑒于電動(dòng)機(jī)工況的不同特點(diǎn)，節(jié)能降耗的措施是多方面的，現(xiàn)就目前普遍采用的幾種主要節(jié)能降耗措施加以分析，謹(jǐn)供大家共同探討。

1 電動(dòng)機(jī)的無(wú)功就地補(bǔ)償

1.1 基本原理和發(fā)展情況

將就地補(bǔ)償裝置安裝在電動(dòng)機(jī)的附近，并直接與電動(dòng)機(jī)連接在一起的補(bǔ)償方式稱為無(wú)功功率就地補(bǔ)償，亦稱個(gè)別補(bǔ)償，籠式電動(dòng)機(jī)通常采用并聯(lián)電容就地補(bǔ)償?shù)姆绞?，繞線式電動(dòng)機(jī)可以選用SPM型智能化靜止進(jìn)相機(jī)就地補(bǔ)償?shù)姆绞健?/p>

1.2 優(yōu)點(diǎn)

1）有利于降低電力系統(tǒng)線損，提高無(wú)功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)當(dāng)量值；

2）有利于挖掘供電設(shè)備的潛力，減少配電線路導(dǎo)線的截面和配電變壓器的容量；

3）實(shí)施電動(dòng)機(jī)無(wú)功就地補(bǔ)償?shù)耐顿Y，按現(xiàn)行電價(jià)計(jì)算，半年左右的期限內(nèi)即可回收。

1.3 應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

有的電動(dòng)機(jī)不適宜進(jìn)行就地補(bǔ)償，對(duì)經(jīng)常停用的電動(dòng)機(jī)、年利用小時(shí)數(shù)很低的電動(dòng)機(jī)，不采用就地補(bǔ)償方式。另外，為了減少技術(shù)上的復(fù)雜性，對(duì)多速電動(dòng)機(jī)，經(jīng)常反復(fù)開(kāi)停、點(diǎn)動(dòng)或堵轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)（如電梯或天車上的電動(dòng)機(jī)），雙向轉(zhuǎn)動(dòng)或反接制動(dòng)的電動(dòng)機(jī)也都不采用就地補(bǔ)償。

2 電動(dòng)機(jī)的合理選型和節(jié)能改造

據(jù)國(guó)內(nèi)資料介紹，我國(guó)中小型異步電動(dòng)機(jī)的用電負(fù)荷約占電網(wǎng)總負(fù)荷的80%以上，在幾個(gè)主要電網(wǎng)中，電動(dòng)機(jī)所消耗的電能占整個(gè)工業(yè)用電量的60%-68%左右。因此做好電動(dòng)機(jī)的節(jié)能降耗具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12497-90《三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》中對(duì)電動(dòng)機(jī)的合理選擇和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，作了全面而明確的規(guī)定，是實(shí)施電動(dòng)機(jī)節(jié)能的指南。

2.1 電動(dòng)機(jī)的合理選型

1）選用節(jié)能型電動(dòng)機(jī)，淘汰高能耗的老式電動(dòng)機(jī)

Y系列電動(dòng)機(jī)十全國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)，20世紀(jì)80年代中期即在我國(guó)推廣采用，其優(yōu)點(diǎn)是效率高、起動(dòng)性能好。

2）合理選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)

選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)除了滿足拖動(dòng)功能外還應(yīng)考慮其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性能。對(duì)于年運(yùn)行時(shí)間大于3000h，負(fù)荷率大于50%的場(chǎng)合，應(yīng)選擇YX系列高效率的三相異步電動(dòng)機(jī)。其效率比Y系列平均高3%，損耗比Y系列降低20%-30%，但價(jià)格高于Y系列電動(dòng)機(jī)。

3）合理選擇電動(dòng)機(jī)的額定容量

GB/T12497-90對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)三個(gè)運(yùn)行區(qū)域規(guī)定如下：

當(dāng)負(fù)載率β在70%-100%之間時(shí)為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)；

當(dāng)40%≤β≤70%時(shí)，為一般運(yùn)行區(qū)；

當(dāng)β≤40%時(shí)為非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)。

電動(dòng)機(jī)的效率η與功率因數(shù)cosФ是反映電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平的主要指標(biāo)，都與負(fù)載率β有密切關(guān)系。

2.2 合理設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行方案

1）對(duì)于大中型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方案設(shè)計(jì)也有節(jié)能潛力可挖，比如冶金行業(yè)大型電動(dòng)機(jī)，若采用全壓直接起動(dòng)方式，則要求電力系統(tǒng)有足夠大的容量，而實(shí)際運(yùn)行時(shí)，電力系統(tǒng)負(fù)載率很低，影響供電效率，并且用直接起動(dòng)方式易燒電機(jī)或影響電網(wǎng)其它設(shè)備運(yùn)行，往往為了盡量減少電機(jī)起動(dòng)次數(shù)而讓電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)不停車，造成大量浪費(fèi)。

對(duì)于這類電機(jī)可采用熱變電阻降壓起動(dòng)方式，既可以改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能，又可以降低電機(jī)起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)容量的要求；既節(jié)約能源，又節(jié)約一次性投資。

2）對(duì)于大型高爐風(fēng)機(jī)、短時(shí)滿載運(yùn)行而長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，選擇時(shí)應(yīng)考慮調(diào)速運(yùn)行方案，可選用繞線或異步電動(dòng)機(jī)，然后配較經(jīng)濟(jì)的YQT型水電阻調(diào)速方案，相對(duì)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)方式節(jié)能效果顯著。

2.3 老式電動(dòng)機(jī)的節(jié)能改造

本文僅介紹常用的兩種措施，至于更換定子繞祖等方面，因技術(shù)較復(fù)雜，不作贅述。

1）更換電動(dòng)機(jī)的外風(fēng)扇。將電動(dòng)機(jī)的外風(fēng)扇更換為節(jié)能型的。對(duì)于不同型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，有對(duì)應(yīng)型號(hào)的節(jié)能型風(fēng)扇產(chǎn)品可供選用。主要用于單方向運(yùn)轉(zhuǎn)的2極和4極電動(dòng)機(jī)，改造后可提高效率1.35%-2.55%。

2）采用磁性槽泥代替原來(lái)的槽楔。用磁性槽泥進(jìn)行電動(dòng)機(jī)節(jié)能改造后，可降低電動(dòng)機(jī)的貼心損耗和附加損耗，提高效率，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)下降10%-20%，因此僅適用于空載或輕載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。

3 電動(dòng)機(jī)的調(diào)速節(jié)能

近年來(lái)，由于電力電子技術(shù)和微機(jī)應(yīng)用的進(jìn)展，新型的調(diào)速節(jié)能技術(shù)發(fā)展很快，主要有以下幾個(gè)方面：

1）變頻調(diào)速，是調(diào)速性能最好且最有發(fā)展前途的調(diào)速技術(shù)。其缺點(diǎn)是：國(guó)產(chǎn)的變頻器質(zhì)量與國(guó)外名牌產(chǎn)品相比還有一定差距，價(jià)格比較高，影響了推廣應(yīng)用的速度。

2）晶閘管串級(jí)調(diào)速，主要用于數(shù)百千瓦及以上的大功率電動(dòng)機(jī)，是一種高效率的調(diào)速節(jié)能技術(shù)，但維護(hù)比較麻煩。

3）電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)，又稱轉(zhuǎn)差調(diào)速電動(dòng)機(jī)，是一種傳統(tǒng)產(chǎn)品。該電動(dòng)機(jī)主要由三相籠型異步電動(dòng)機(jī)、電磁轉(zhuǎn)差離合器及測(cè)速發(fā)電機(jī)三部分組成。

4）液力偶合器調(diào)速，又稱液體調(diào)速離合器，可用于150kW以上的大中型電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，其缺點(diǎn)是：安裝比較麻煩，不能實(shí)現(xiàn)全速運(yùn)行。

5）異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速，適用于電動(dòng)機(jī)容量小于20kW。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速效率高，沒(méi)有轉(zhuǎn)差率損耗，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

6）繞線式電動(dòng)機(jī)液體起動(dòng)調(diào)速器，YQT型液體起動(dòng)調(diào)速器還可以作起動(dòng)器用，與變頻調(diào)速、可控硅串級(jí)調(diào)速相比，更經(jīng)濟(jì)可靠實(shí)用，維護(hù)簡(jiǎn)單，雖調(diào)速時(shí)效率稍低，但cosФ高，且全速時(shí)效率高于變頻，其價(jià)格僅為變頻的幾分之一，是一項(xiàng)值得推廣的新技術(shù)，可廣泛用于風(fēng)機(jī)、水泵及空壓機(jī)設(shè)備的調(diào)速節(jié)能。

4 結(jié)束語(yǔ)

電動(dòng)機(jī)節(jié)能降耗工作從電機(jī)選型、起動(dòng)和運(yùn)行方案設(shè)計(jì)，到補(bǔ)償和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，每個(gè)環(huán)節(jié)都有潛力可挖，愿廣大工程技術(shù)人員共同努力，為企業(yè)節(jié)能降耗事業(yè)做出更大貢獻(xiàn)。

［1］曹承志.電機(jī)、拖動(dòng)與控制[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

［2］GB/T12497-90三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[S].