電力拖動(dòng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

呂小強(qiáng)

摘 要：科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，使得新的工藝和設(shè)備不斷得到開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，這些設(shè)備在為人們的生產(chǎn)生活提供便利的同時(shí)，也使得社會(huì)對(duì)于能源的需求不斷增加。電力能源作為當(dāng)前世界范圍內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的能源，也因此受到了更加廣泛的關(guān)注。文章針對(duì)電力拖動(dòng)的特點(diǎn)對(duì)電力拖動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，并對(duì)其經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：電力拖動(dòng)節(jié)能技術(shù)；應(yīng)用；經(jīng)濟(jì)效益；評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：TE43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）26-0001-02

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，各種各樣的電氣設(shè)備也在迅速涌現(xiàn)，對(duì)于電力能源的需求不斷增加。在目前能源危機(jī)日益緊張的背景下，做好節(jié)能工作，節(jié)約用電，不僅關(guān)系著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，更關(guān)系著社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，需要引起相關(guān)技術(shù)人員和管理人員的重視，根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，采取相應(yīng)的電力拖動(dòng)節(jié)能技術(shù)，盡可能減少電機(jī)的容量，降低其負(fù)載，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，推動(dòng)企業(yè)和社會(huì)的健康發(fā)展。

1 電力拖動(dòng)概述

所謂電力拖動(dòng)，是指以電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)動(dòng)的一種拖動(dòng)方式，也稱(chēng)電機(jī)傳動(dòng)。電力拖動(dòng)是隨著電動(dòng)機(jī)的發(fā)展而產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的，在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的帶動(dòng)下，各種新的機(jī)械設(shè)備不斷涌現(xiàn)，對(duì)于拖動(dòng)方式也提出了更高的要求，如要求具備較高的調(diào)速精度、較寬的速度調(diào)節(jié)范圍、對(duì)于張力、轉(zhuǎn)矩、加速度等的有效控制，使得傳統(tǒng)以蒸汽機(jī)、柴油機(jī)等為原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)方式遇到了很大的困難，而電力拖動(dòng)則能夠有效滿(mǎn)足以上技術(shù)要求，因此，在冶金、石油、交通、機(jī)械、輕工、國(guó)防等眾多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，成為當(dāng)前社會(huì)生產(chǎn)中一種不可或缺的傳動(dòng)方式。電力拖動(dòng)的特點(diǎn)在于，電動(dòng)機(jī)設(shè)備的體積要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他動(dòng)力裝置，同時(shí)對(duì)于環(huán)境污染小，便于控制，運(yùn)行性能好，傳動(dòng)效率高，可以有效的節(jié)約能源。正是由于電力拖動(dòng)的這些特點(diǎn)，以及其在社會(huì)發(fā)展中的重要地位，應(yīng)用電力拖動(dòng)節(jié)能技術(shù)，減少電能消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，有著極其重要的現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義，應(yīng)該得到相關(guān)部門(mén)和技術(shù)人員的重視。

2 電力拖動(dòng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

2.1 電力拖動(dòng)節(jié)能技術(shù)的節(jié)能原理

在實(shí)際生產(chǎn)中，電力拖動(dòng)節(jié)能技術(shù)多用于風(fēng)機(jī)以及泵類(lèi)設(shè)備中，而要想真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能，應(yīng)該從電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)設(shè)備兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

2.1.1 對(duì)于電動(dòng)機(jī)而言

①應(yīng)該選擇大小合適的電動(dòng)機(jī)，確保電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率在80%以上，避免出現(xiàn)“大馬拉小車(chē)”的情況。同時(shí)，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，確定電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型，從轉(zhuǎn)子效率考慮，鼠籠式電動(dòng)機(jī)優(yōu)于繞線式電動(dòng)機(jī)；從功率因數(shù)考慮，高速電動(dòng)機(jī)優(yōu)于低速電動(dòng)機(jī)；從電壓等級(jí)考慮，當(dāng)生產(chǎn)負(fù)載較大時(shí)，高壓電動(dòng)機(jī)優(yōu)于低壓電動(dòng)機(jī)。

②如果經(jīng)濟(jì)條件允許，要盡量選擇節(jié)能電動(dòng)機(jī)，雖然其價(jià)格與普通電動(dòng)機(jī)相比，要高出約20%左右，但是從長(zhǎng)期運(yùn)行和節(jié)能效果方面考慮，節(jié)能電動(dòng)機(jī)的總體效益要高于普通電動(dòng)機(jī)。

③泵類(lèi)設(shè)備和風(fēng)機(jī)類(lèi)設(shè)備耗電量十分巨大，而且其運(yùn)行速度對(duì)于電能的消耗影響巨大，如果這些設(shè)備的運(yùn)行速度較額定速度高出2%，則耗電量會(huì)增加8%。因此，要結(jié)合實(shí)際情況，選擇能夠與負(fù)載相匹配，可以滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)。

2.1.2 對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備而言

這里主要針對(duì)油田和石化企業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的抽油機(jī)進(jìn)行分析。

①改變電機(jī)運(yùn)行方式。相關(guān)測(cè)試表明，當(dāng)抽油機(jī)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，其負(fù)荷一般在3～9 kW，但是在對(duì)電機(jī)進(jìn)行選擇時(shí)，多采用15～30 kW的電機(jī)，由于電機(jī)啟動(dòng)時(shí)力矩相對(duì)較大，很容易造成電能的損耗。針對(duì)這種情況，可以通過(guò)控制線路，將電機(jī)三角形啟動(dòng)運(yùn)行改為三角形啟動(dòng)和星形運(yùn)行，可以有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

②應(yīng)用變頻調(diào)速器。在實(shí)際生產(chǎn)中，抽油機(jī)以及其他泵類(lèi)設(shè)備可能會(huì)出現(xiàn)實(shí)際排量小于泵排量的現(xiàn)象，造成電能的損耗。而變頻調(diào)速器的工作原理，就是當(dāng)檢測(cè)到以上情況時(shí)，利用壓力信號(hào)，向變頻系統(tǒng)進(jìn)行反饋，由系統(tǒng)降低頻率，進(jìn)而減少電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和泵排量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。

③采用軟啟動(dòng)。通過(guò)軟啟動(dòng)的方式，可以利用內(nèi)部線路，對(duì)電機(jī)的電源電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出功率。當(dāng)抽油機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電機(jī)載荷由于設(shè)備的上下運(yùn)動(dòng)，會(huì)呈現(xiàn)出曲線變化，電機(jī)的輸出功率也會(huì)隨之不斷改變，在設(shè)備中加入軟啟動(dòng)節(jié)能器，可以通過(guò)相應(yīng)的設(shè)備，對(duì)電機(jī)荷載變化進(jìn)行隨時(shí)檢測(cè)，并反饋給控制線路，由控制線路對(duì)電機(jī)的輸入電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

2.2 電力拖動(dòng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

①對(duì)于電動(dòng)機(jī)的選擇和更換，受不同電動(dòng)機(jī)類(lèi)別、市場(chǎng)價(jià)格、性能參數(shù)等的限制，無(wú)法對(duì)其經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，需要相關(guān)管理人員和技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況靈活分析，這里不再贅述。

可以看出，在將電機(jī)運(yùn)行方式由三角形改為星形后，平均每臺(tái)設(shè)備減少了1.18 kW的有用輸出功率，而且功率因數(shù)有了很大的提高，線路損耗大大減少，結(jié)合設(shè)備的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)以及工作時(shí)間，每一年每臺(tái)設(shè)備都可以減少約120 881.8 kW·h的電能損耗，而改造資金只需要1 500元左右，兩個(gè)月就可以收回資金，具有十分顯著的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。

③變頻調(diào)速器的應(yīng)用：選擇3臺(tái)泵類(lèi)設(shè)備，對(duì)使用變頻調(diào)速器和不使用變頻調(diào)速器的情況進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)比參數(shù)包括實(shí)際排量、電機(jī)輸出功率、功率因數(shù)等。以其中一臺(tái)注水泵為例，沒(méi)有使用變頻調(diào)速器的情況下，其實(shí)際排量為13.2 m3/h，電機(jī)輸出功率為33.23 kW，功率因數(shù)為0.758；使用變頻調(diào)速器后，實(shí)際排量為11.7 m3/h，電機(jī)輸出功率為25.7 kW，功率因數(shù)為0.979?？梢钥闯?，在額定排量不變的情況下，使用變頻調(diào)速器后，電機(jī)的輸出功率有所減少，帶動(dòng)了能耗的降低。相比之下，3臺(tái)變頻器及相應(yīng)附件的投資成本較高，達(dá)到19萬(wàn)元，但是也可以在一年之內(nèi)收回，而且變頻器的使用壽命較長(zhǎng)，投入與產(chǎn)出比可以達(dá)到1？誜4.2，節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益均十分明顯。

④軟啟動(dòng)節(jié)能器的應(yīng)用：選擇一臺(tái)抽油機(jī)安裝了軟啟動(dòng)器進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，電機(jī)的輸出功率有所下降，有一定的節(jié)能效果，但是并不十分明顯，其經(jīng)濟(jì)效益也不夠突出。造成這種情況的原因，主要是該方法尚處于實(shí)驗(yàn)階段，不成熟，需要相關(guān)技術(shù)人員的努力研發(fā)和改進(jìn)。

3 結(jié) 語(yǔ)

總而言之，在當(dāng)前的社會(huì)背景下，電力拖動(dòng)技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域都得到了十分廣泛的應(yīng)用，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成了巨大的影響，因此，做好電力拖動(dòng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，對(duì)于企業(yè)自身以及社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展而言都是十分重要的，應(yīng)該引起相關(guān)管理人員和技術(shù)人員的充分重視，采取合理有效的節(jié)能措施，在減少生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。

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