2 000 t 大型液壓機節(jié)能技術研究

0 引言

隨著我國經濟多年來的持續(xù)高速增長，能源利用率低的問題也日益凸顯，國務院提出了“建設節(jié)約型社會”的號召。轉變國民經濟的增長方式，調整經濟結構來限制高能耗、低附加值的產業(yè)集群發(fā)展，引導投資重點發(fā)展低能耗、高附加值的產業(yè)集群，提高單位GDP 的能耗效率，降低企業(yè)生產成本，進而整體提高中國產品在國際市場的綜合競爭力。

我公司的2 000 t 大型液壓機感應電動機總容量達225 kW，長期工作在25%左右的低負載持續(xù)率狀況，電能大量浪費。當前，在大型液壓機上應用的節(jié)能技術尚處于探索階段，沒有成熟的應用經驗可供參考，因此，有必要進行適用節(jié)能技術的應用研究。目前，市場上廣泛用于感應電動機節(jié)電的成熟技術有電動機節(jié)電器和變頻器。

1 電動機節(jié)電器和變頻器的節(jié)電原理

電動機是工礦企業(yè)生產中使用量及耗電量最多的一種電氣設備。在電機拖動系統中，往往以最高負載量加上裕量來設計參數及選型，而在實際的運行中，大部分的電動機不是滿載運行，而是工作于滿電壓、滿速度而載荷較小的狀態(tài);對于負載波動頻繁的電機，在滿載運行的同時，也會有很大比例的空載運行時間。

負載的變化會隨著實際需求變化，因此，大多數情況存在大功率電機拖動小負載的情況(即常說的“大馬拉小車”)。由電機設計和運行特性可以知道，電動機在滿載運行時效率最高, 功率因數cos漬最佳;輕載運行效率降低、cos漬也降低，空載時cos漬甚至降到0.3以下，所以在輕載運行時電機的電能浪費較大。這是因為當電機從滿載變化到輕載或空載時，定子電流有功分量減小，而勵磁的無功電流基本不變(所以cos漬降低);由于勵磁無功電流基本不變，則空載損耗中占主要成分的定子鐵損耗，一點沒有減少，所以效率很低。

由于電動機輕載或空載時定子電流較小，可以忽略定子繞組的漏阻抗壓降，所以當其它條件不變時，這時降低定子電壓，則電動機的定子磁通比例下降，也即勵磁無功電流也成比例下降，這樣定子電流中的無功分量減少了，cos漬就提高了，適當控制可以接近最佳值。另外，其它條件不變時，定子鐵損為

減少，使電機的運行效率大大提高，這就是電機節(jié)電器輕載降壓節(jié)電的原理。

電動機節(jié)電器是通過不斷地檢測電機的工作狀態(tài)，從而改變電機的輸入電壓，降低電機的銅損和鐵損，改善電機的起動和停機性能，達到節(jié)電效果。

眾所周知，變頻器節(jié)電是通過降低電機轉速來降低液壓泵的輸出功率，使液壓泵的輸出功率與實時負載匹配，達到節(jié)電效果。

2 試驗方案和試驗目的

2.1 試驗方案

我們采用以下方案進行該項目的研究。2 000 t液壓機有3臺75 kW/144 A/985(r/min)的液壓泵電機(型號為JS2-355S1-6)，如圖1 所示，在其中的1#電機接入變頻器，2# 電機接入節(jié)電器，3# 電機仍為原控制線路，然后采用3 臺數字多功能電力儀表(ACR220E)分別對3 臺電機的電能使用情況進行全天在線計量和測試，取得實際的節(jié)電數據，再對兩種節(jié)電技術進行綜合技術經濟分析和評價。

2.2 試驗目的

本次節(jié)能技術研究試驗目的如下：

1)感應電機智能節(jié)電器與變頻器在液壓機應用中的節(jié)電率對比研究;

2)節(jié)電器與變頻器在液壓機應用中對整機系統性能影響的對比研究;

3)節(jié)電器與變頻器在液壓機應用中綜合性價比的對比研究。

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