2 000 t 大型液壓機節能技術研究

3 試驗結果

2 000 t 大型液壓機節能試驗電氣控制柜于2006 年7 月3 日調試完畢正式投入運行，經過1月的運行試驗測試，于2006 年8 月3 日，通過安裝的在線測試電力儀表(ACR220E)取得以下試驗數據(待機節電模式)，如表1 所列。

在試驗中，我們還對2 000 t液壓機的液壓泵

的機械特性進行了測試。驅動1#液壓泵的變頻器設定為無速度傳感器矢量控制模式，液壓泵正常工作時運行在50 Hz，空載待機時變頻器的輸出電流為40.6 A;待機節電模式時工作在5 Hz，變頻器的輸出電流為37.2 A。變頻器的無速度傳感器矢量控制模式時，電動機工作在恒磁通方式，因此其輸出轉矩與輸出電流成正比。由此可以得出：

2 000 t液壓機的液壓泵基本屬于恒轉矩負載。

4 試驗結果分析

4.1 智能節電器與變頻器的節電率對比

通過1 月的運行試驗測試，由表1測試數據可以得出以下結論。

1)整機采用節電器后每年可以節電本機節約有功電能為3伊12(3 臺12 月)伊(1 714原1 655)=2 124 kW·h，節約的線路有功損耗為0.072伊16伊23伊12=318 kW·h(0.072是電控柜到中心配電室的供電線路阻抗上產生的有功損耗節電量，按一年12個月，每月工作23天，每天工作16小時計算);節約的有功電能共計為2 442 kW·h。無功電能為3伊12伊(6746原5114)=58 752 kvar·h，節電器的有功節電率為4.0%;無功節電率為24.2%。

2)整機采用變頻器后每年可以節電節約有功電能為3伊12伊(1 714原1 029)=24 660 kW·h，節約的線路有功損耗為0.353伊16伊23伊12=1 725 kW·h;

節約的有功電能共計為26 385 kW·h。無功電度為3伊12伊(6746原179)=236 412 kvar·h，變頻器的有功節電率為42.8%，無功節電率為97.3%。

有功節電的意義在于可以直接節約電費開支，降低生產成本;無功節電的意義在于降低供電母線的線路損耗，降低車間配電變壓器的二次電流，節約的無功電流可以出讓給電網中新安裝的設備，從而化解了新增設備后的車間配電變壓器增容問題。同時，無功電流的減少可以降低電力變壓器的運行溫升，從而延長電力變壓器的使用壽命。由以上節電數據可以看出，不論是節電器方案，還是變頻器方案，節約的無功遠比有功大的多，無功節電給車間電網帶來的間接收益也是十分明顯的。

4.2 節電器與變頻器對整機系統性能影響的對比智能節電器是通過不斷地檢測電機的工作狀態，從而改變電機的輸入電壓。當節電器檢測到電機在輕載或負載不斷變化時，通過調整電機的輸入電壓，使電機的輸出功率與實時負載匹配，從而降低電機的銅損和鐵損，改善電機的起動和停機性能，達到節電效果。它的優點是價格低且不會改變電機的轉速，但節能空間較小。

變頻器節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，降低電機的銅損和鐵損，提高電機的功率因數，改善電機的起動和停機性能，并且可以減少泵損耗，從而達到節電，降低噪音和延長液壓泵壽命的效果。由測試結果可知，2 000 t液壓機的液壓泵基本屬于恒轉矩負載。在液壓機空載條件下，液壓泵轉速降低為1/10 額定轉速后，其消耗的有功功率也成正比相應降低為近似1/10 的原消耗功率，從而可以大幅度節電。它的優點是節電效果較好，同時延長了液壓泵的壽命和降低了噪音，缺點是投資大且對液壓機的工作狀態有影響。

4.3 節電器與變頻器綜合性價比的對比由上述分析可知，在2 000 t大型液壓機節能試驗中變頻器表現出了節電器無法比擬的優越性能。采用變頻器節能控制后具有有功節電率42.8%和無功節電率97.3%明顯的節能效果;機床噪音由改造前的84.4 dB 降為61.0 dB，現場作業環境得到了明顯改善，此技術改造項目的職業衛生績效良好;液壓泵轉速的降低，液壓泵運行磨損減少，具有延長液壓泵壽命的效果;同時，機床液壓管路的泄漏大為減少，減輕了對環境污染的壓力。另外一個好處是：液壓油溫升的降低，這對于夏天高溫環境下，液壓機工作壓力降低的缺點是相當好的應對措施。它的缺點：由于它是通過降低液壓泵的轉速來實現節能，所以對液壓機的工作狀態有影響。但是，這一缺點可以通過電氣控制來予以解決。

節電器雖然不會改變電機的轉速，對液壓機的工作狀態沒有影響，但是它的有功節電率為4.0%，無功節電率為24.2%，總體節能空間較小。

從節電器和變頻器的綜合性價比來分析。一臺75 kW 的國產森蘭變頻器價格為3.3 萬元，一臺75 kW 的國產齊力達電動機節電器價格為1.3萬元，變頻器的綜合節電率是節電器的10.8 倍，而其價格僅是節電器的2.538 倍，同時變頻器節能方案具有節電器節能方案所沒有的降低機床噪音和延長液壓泵壽命這兩項明顯的優勢，延長液壓泵壽命就意味著為公司節約設備維修費用，降低機床噪音就是對工人工作環境的改善，同時也是為公司職業衛生管理中的環境噪音污染治理做出應有的貢獻。

5 結語

綜上所述，在2 000 t 大型液壓機節能試驗中變頻器節能方案表現出了節電器節能方案無法比擬的優越性能，即綜合節電率高，同時還有降低機床噪音和延長液壓泵壽命的顯著效果。