電動(dòng)機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)分析

吉林石化公司 高海濤 劉純杰

電動(dòng)機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)分析

吉林石化公司 高海濤 劉純杰

電動(dòng)機(jī)是一種向其它機(jī)械設(shè)備提供動(dòng)力供應(yīng)的重要設(shè)備，在多個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，但是電動(dòng)機(jī)實(shí)際應(yīng)用中能量消耗較大，為了進(jìn)一步提高電動(dòng)機(jī)的安全性和節(jié)能性，應(yīng)采取有效的節(jié)能降耗技術(shù)，最大程度節(jié)約電能資源，不斷提升電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率。本文分析了電動(dòng)機(jī)能耗現(xiàn)狀，闡述了電動(dòng)機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用，以供參考。

電動(dòng)機(jī)；節(jié)能降耗技術(shù)

隨著可持續(xù)發(fā)展理念的深入，人們的節(jié)能環(huán)保意識(shí)明顯提高，電動(dòng)機(jī)能源消耗巨大，其節(jié)能降耗勢(shì)在必行。結(jié)合電動(dòng)機(jī)的工作原理，有針對(duì)性地優(yōu)化和改造，引入先進(jìn)的節(jié)能降耗方法，減少電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的電力損耗，提高電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。

1 電動(dòng)機(jī)能耗現(xiàn)狀

當(dāng)前，我國工業(yè)、軍事、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都廣泛使用異步電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)輕巧，在動(dòng)力供應(yīng)方面發(fā)揮了非常重要的作用。但是電動(dòng)機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中電能消耗較大并且存在著電能資源浪費(fèi)嚴(yán)重的問題。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，我國電動(dòng)機(jī)用電量占各行各業(yè)用電總量的50%以上[1]。生產(chǎn)廠家在設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)時(shí)，對(duì)于電動(dòng)機(jī)的容量選擇，始終將電動(dòng)機(jī)安全余量放在首位，使得一些電動(dòng)機(jī)保留了過大的安全余量，電動(dòng)機(jī)很容易偏離最佳工作區(qū)間，使電動(dòng)機(jī)處于空載或者輕載運(yùn)行狀態(tài)。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，其處于額定負(fù)載周圍時(shí)運(yùn)行效率最高。但是電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中容易受到多種因素的影響而處于空載或者輕載運(yùn)行狀態(tài)，使得電動(dòng)機(jī)負(fù)載率相對(duì)較低，一方面影響了電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率，另一方面浪費(fèi)了大量的電能資源。

2 電動(dòng)機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用

2.1 合理選型

當(dāng)前，我國研究開發(fā)了Y系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)，這種三相異步電動(dòng)機(jī)具有良好的啟動(dòng)性能和節(jié)能性，運(yùn)行效率比較高，和J02系列電動(dòng)機(jī)相比，Y系列電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率提高了0.45%，因此應(yīng)積極推廣Y系列電動(dòng)機(jī)[2]。

2.2 合理設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)額定容量

我國電力部門對(duì)于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行有明確規(guī)定：電動(dòng)機(jī)負(fù)載率低于40%，處于非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)；負(fù)載率處于40%～60%，電動(dòng)機(jī)位于一般運(yùn)行區(qū)；負(fù)載率處于60%～100%，電動(dòng)機(jī)位于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)[3]。如果電動(dòng)機(jī)容量較大，雖然在一定程度上保障了電動(dòng)機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，但是投資成本大幅增加，并且電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和運(yùn)行效率較低，會(huì)浪費(fèi)大量的電力資源。為了滿足電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行要求，電動(dòng)機(jī)負(fù)載率最好控制在60%～100%。

2.3 改變定子繞組

結(jié)合電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況，適當(dāng)改變定子繞組，有助于降低電動(dòng)機(jī)的電能資源損耗，提高運(yùn)行效率。當(dāng)前，電動(dòng)機(jī)定子繞組有單層交叉式、同心式等多種形式，如果電動(dòng)機(jī)定子繞組可以改變?yōu)閱坞p層繞組，一方面使其具有雙層和單層定子繞組的綜合特性，另一方面提高電動(dòng)機(jī)的有效節(jié)距。和常規(guī)形式的單層或者雙層定子繞組的電動(dòng)機(jī)相比，單雙層定子繞組電動(dòng)機(jī)可以利用較少的匝數(shù)獲得和普通電動(dòng)機(jī)相同的效果，減少電動(dòng)機(jī)的銅損耗，并且有效減少電動(dòng)機(jī)定子繞組的用銅量。

2.4 優(yōu)化電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇

電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇可以加快內(nèi)部結(jié)構(gòu)散熱，避免電動(dòng)機(jī)由于溫度過高而損壞內(nèi)部零器件，甚至溫度超過絕緣材料的極限值，造成電動(dòng)機(jī)燒壞。當(dāng)前，電動(dòng)機(jī)主要采用離心式風(fēng)扇，隨著風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)，在離心力作用下帶動(dòng)扇葉間氣體會(huì)不斷向外擴(kuò)散，同時(shí)電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉輪出口位置在外界大氣壓影響下形成渦流[4]，在很大程度上影響了電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇的降溫效果，并且降低風(fēng)扇運(yùn)行效率，產(chǎn)生通風(fēng)噪聲，這也變相地增加了電動(dòng)機(jī)的能源消耗。在優(yōu)化電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇時(shí)，可采用軸流式機(jī)翼風(fēng)扇替換離心式風(fēng)扇，在電動(dòng)機(jī)上加裝具有良好空氣動(dòng)力性能的風(fēng)罩，使電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)通過風(fēng)扇產(chǎn)生較大的壓差浮力，提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率，減少電能損耗，降低風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)過程中受到的阻力，并且還可降低風(fēng)扇噪聲，獲得良好的降溫效果。

2.5 設(shè)置變頻器

水泵、風(fēng)機(jī)是兩種重要的電動(dòng)機(jī)，通過設(shè)置變頻器，可達(dá)到節(jié)能降耗的目的。水泵、風(fēng)機(jī)等電動(dòng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)，通過調(diào)節(jié)出口或者入口的閥門開度，有效控制水量和風(fēng)力，在這個(gè)閥門節(jié)流過程中需要消耗大量電能資源，因此可通過設(shè)置變頻器，合理調(diào)節(jié)水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的流入量，結(jié)合實(shí)際的流量要求，通過改變水泵或者風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)流入量，節(jié)省電能資源，降低電動(dòng)機(jī)閥門節(jié)流過程中的電能消耗。同時(shí)，利用變頻器的軟啟動(dòng)功能，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中，其全壓啟動(dòng)力矩吸收大量的電機(jī)電流，甚至超過電動(dòng)機(jī)額定電流的7倍，不僅極大地增加了電動(dòng)機(jī)線路損耗，而且浪費(fèi)大量的電能資源。因此運(yùn)用變頻器調(diào)節(jié)和控制電動(dòng)機(jī)，通過軟啟動(dòng)功能，合理限制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流，保持在額定電流和0之間，在滿足電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)的基礎(chǔ)上，提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率，減少電能資源消耗，并且對(duì)電動(dòng)機(jī)發(fā)揮一定保護(hù)作用，避免啟動(dòng)慣性快速地沖擊電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，延長電動(dòng)機(jī)的使用壽命。

2.6 運(yùn)用節(jié)能裝置

智能節(jié)電器是當(dāng)前市場(chǎng)上一款比較成熟的節(jié)能裝置，為了進(jìn)一步提高電動(dòng)機(jī)的節(jié)能性能，可合理運(yùn)用節(jié)能裝置，利用節(jié)能裝置在保障良好動(dòng)態(tài)響應(yīng)和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的條件下，適當(dāng)調(diào)整電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力供應(yīng)，達(dá)到電動(dòng)機(jī)節(jié)能降耗目的。通過上述分析，在負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)可以保持最佳的運(yùn)行效率，并且電動(dòng)機(jī)留有安全余量，在空載或者輕載運(yùn)行狀態(tài)下，在電動(dòng)機(jī)上加裝智能節(jié)電器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的電壓和電流相位差變化，合理調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)能源供給，確保電動(dòng)機(jī)始終處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)，提高節(jié)能性，減少能源損耗。另外，智能節(jié)電器也具有成熟的軟啟動(dòng)功能，可以有效降低電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中的能源消耗，減少電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的機(jī)械磨損和大電流沖擊，減少電動(dòng)機(jī)的零器件更換和維護(hù)成本，延長電動(dòng)機(jī)的使用壽命。

2.7 提高功率因數(shù)

電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中會(huì)受到電網(wǎng)中無功功率的影響，運(yùn)行效率不斷降低，產(chǎn)生較大的線損，為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的節(jié)能降耗，可采用無功補(bǔ)償?shù)姆绞絒5]，提高電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，在保障電動(dòng)機(jī)有功功率恒定的基礎(chǔ)上，減少電動(dòng)機(jī)的視在電流，降低電動(dòng)機(jī)電能損耗。

2.8 降低電動(dòng)機(jī)電源電壓

電動(dòng)機(jī)從滿載運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換到空載或者輕載運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，其勵(lì)磁電流幾乎保持不變，這時(shí)的定子鐵損耗較大，使得電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率很低。通過降低電動(dòng)機(jī)電源電壓，降低勵(lì)磁無功電流，從而減少定子電流無功分量，提高電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)，也使得鐵耗大幅下降，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的節(jié)能降耗。

3 結(jié)束語

電動(dòng)機(jī)節(jié)能減耗是當(dāng)前我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必然要求，結(jié)合當(dāng)前我國電動(dòng)機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀，應(yīng)從多個(gè)方面積極運(yùn)用節(jié)能降耗技術(shù)，加大對(duì)電動(dòng)機(jī)節(jié)能降耗的研究，不斷提高電動(dòng)機(jī)的節(jié)能性。

[1]崔生輝．節(jié)能降耗技術(shù)在異步電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用的探討[J]．山東工業(yè)技術(shù),2015,13:140-141．

[2]岳海燕．電動(dòng)機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)初探[J]．中國高新技術(shù)企業(yè),2012,03:156+159．

[3]白天陽．異步電動(dòng)機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)探討[J]．煉油與化工,2013,06:52-55+64．

[4]梁金昌．電動(dòng)機(jī)節(jié)能降耗可行性分析[J]．煤炭技術(shù),2014, 12:47-48．

[5]路春生．電動(dòng)機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)及方法探討[J]．科技與企業(yè),2013,16:354．

高海濤（1980—），男，陜西洋縣人，吉林石化公司工程師，工程碩士，電氣運(yùn)行管理。