新型風(fēng)機(jī)、水泵發(fā)電裝置在生產(chǎn)中的應(yīng)用

樊安國 申海建 李猛

前言

在冶金行業(yè)中，對(duì)于年鋼產(chǎn)量200萬噸規(guī)模的煉鋼廠而言，其裝機(jī)容量大約為8000KW，按照85%負(fù)荷率計(jì)算，則將有1200KW的富裕量，考慮到運(yùn)轉(zhuǎn)率、功率因數(shù)等因素，參照每度工業(yè)用電0.57元計(jì)算，富裕量每小時(shí)耗電費(fèi)用也有300元，每年按照350天計(jì)算，其耗電量也會(huì)使成本增加大數(shù)為250萬元。即使在目前變頻調(diào)速裝置應(yīng)用較普遍的階段，對(duì)于大功率的電動(dòng)機(jī)因其工藝的限制，很多場合還不適合使用變頻器，也只有15%左右的場所適用。而當(dāng)前在國內(nèi)工礦和企事業(yè)單位還沒有較好的辦法與措施解決選型設(shè)計(jì)時(shí)帶來的富裕量的問題，因而電能浪費(fèi)的問題一直存在。

1、發(fā)電裝置系統(tǒng)簡介

該新型發(fā)電裝置，包括電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)、整流穩(wěn)壓單元、蓄電池組、逆變單元，所述的電動(dòng)機(jī)與風(fēng)機(jī)水泵連接，電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的輸出端通過整流穩(wěn)壓單元輸入到蓄電池組中，蓄電池的輸出端通過逆變裝置輸出給電網(wǎng)或負(fù)載;還包括有電動(dòng)機(jī)的電壓電流檢測(cè)單元、發(fā)電機(jī)的電壓電流檢測(cè)單元、整流穩(wěn)壓單元的電壓電流檢測(cè)單元、逆變裝置的電壓電流檢測(cè)單元，所述的電壓電流檢測(cè)單元均與監(jiān)控器連接。本實(shí)用新型把風(fēng)機(jī)、水泵等電動(dòng)機(jī)富裕量有效利用，通過其帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，并將電量進(jìn)行整流及逆變，輸出給電網(wǎng)或負(fù)載。

2、系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.1新型發(fā)電裝置的電路原理

如圖1所示，本實(shí)用新型一種風(fēng)機(jī)、水泵發(fā)電裝置，包括電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)、整流穩(wěn)壓單元、蓄電池組、逆變單元，所述的電動(dòng)機(jī)與風(fēng)機(jī)水泵連接，電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接發(fā)電機(jī)，（電動(dòng)機(jī)指的就是與水泵、風(fēng)機(jī)連接的電動(dòng)機(jī);這個(gè)電動(dòng)機(jī)需要通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接發(fā)電機(jī);圖中所示是水泵、風(fēng)機(jī)兩種不同類型的設(shè)備都可與電動(dòng)機(jī)連接。）發(fā)電機(jī)的輸出端通過整流穩(wěn)壓單元輸入到蓄電池組中，蓄電池的輸出端通過逆變裝置輸出給電網(wǎng)，所述的逆變裝置與電網(wǎng)之間還連接有電源自動(dòng)切換裝置，電源自動(dòng)切換裝置與監(jiān)控器連接。還包括有電動(dòng)機(jī)的電壓電流檢測(cè)單元、發(fā)電機(jī)的電壓電流檢測(cè)單元、整流穩(wěn)壓單元的電壓電流檢測(cè)單元、逆變裝置的電壓電流檢測(cè)單元，所述的電壓電流檢測(cè)單元均與監(jiān)控器連接;還包括有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的溫度速度檢測(cè)單元、發(fā)電機(jī)的溫度檢測(cè)單元，所述的溫度速度檢測(cè)單元與監(jiān)控器連接。

所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是為異步發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)相連接的中間環(huán)節(jié)，若是6極電動(dòng)機(jī)，則通過齒輪箱將高速軸的轉(zhuǎn)速提高;若是2極電動(dòng)機(jī)，則可以把高速變?yōu)榈退?，最后高速軸都以1500轉(zhuǎn)/分鐘恒穩(wěn)轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，并驅(qū)動(dòng)異步發(fā)電機(jī)。（傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一般都包括箱體、軸系部件及附件等組成，類似于減速機(jī)）。

監(jiān)控器以高性能電力電子芯片為核心，對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)到的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)的軸承溫度、蓄電池的溫度、電動(dòng)機(jī)、整流裝置、蓄電池和逆變裝置的電壓與電流等相關(guān)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)出現(xiàn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和發(fā)電機(jī)軸承超溫，逆變輸出的交流電異常等及時(shí)通過對(duì)電源自動(dòng)切換裝置的控制，使其斷開并與市電脫離，同時(shí)遠(yuǎn)程告警給監(jiān)控站的值班人員（監(jiān)控器是指具有監(jiān)視和控制柜內(nèi)的裝置，如一臺(tái)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接某臺(tái)控制設(shè)備，則計(jì)算機(jī)就是監(jiān)控器。）

2.2整流穩(wěn)壓單元與蓄電池組、逆變單元的工作原理

如圖2所示，所述的整流穩(wěn)壓單元包括整流裝置與充電穩(wěn)壓裝置，由于發(fā)電機(jī)發(fā)電產(chǎn)生的交流電不穩(wěn)定，而經(jīng)過整流后的直流電壓也是不穩(wěn)定的，不能直接對(duì)蓄電池充電或直接帶負(fù)載，因此中間增加充電穩(wěn)壓裝置，對(duì)穩(wěn)定后的直流電壓進(jìn)行逆變，逆變?yōu)?20V或380V交流電，此時(shí)的交流電既可以直接拖動(dòng)交流負(fù)載，也可以并網(wǎng)。

3、取得的效果

本實(shí)用新型是由監(jiān)控器作為監(jiān)控中心，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)把電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)連接，利用發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電，經(jīng)過整流、充電及穩(wěn)壓中間環(huán)節(jié)，把恒穩(wěn)電量經(jīng)蓄電池組進(jìn)行儲(chǔ)能，最后再通過逆變單元及電源自動(dòng)切換裝置與市電并網(wǎng)或負(fù)載供電，從而使大功率電動(dòng)機(jī)的富裕量得到了有效利用。按照如前所說年鋼產(chǎn)量200萬噸規(guī)模的煉鋼廠富裕量1200KW，將其富裕量60%進(jìn)行發(fā)電，則至少為1300KW負(fù)載提供電能，因而從根本上解決了這一技術(shù)難題，為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能降耗創(chuàng)造了捷徑。