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电机系统节能改造—电机转速

电机系统节能改造—电机转速

点击数:7548 次   录入时间:03-04 11:57:49   整理:http://www.55dianzi.com   电工技术

电机是一种应用量大、使用范围广的高耗能动力设备。据统计,我国的总装机容量约为4亿千瓦,年耗电量约为6000亿kwh,约占工业用电的70—80%。我国以中小型电机为主,约占80%,而中小型电机耗损的电量却占总损耗量的90%。电机在我国的实际应用中,同国外相比差距很大,机组效率为75%,比国外低10%;系统运行效率为30—40%,比国际先进水平低20—30%。因此在我国中小型电机具有极大的节能潜力,推行电机节能势在必行。
     由于异步电机结构简单、制造方便、价格低廉、坚固耐用、运行可靠,可用于恶劣的环境等优点,在工农业生产中得到了广泛的应用。特别是对各行各业的泵类和风机的拖动上非彼莫属,因此,拖动泵类和风机的电机节能工作倍受重视。
    随着科学技术的飞速发展,特别是电力电子技术、微电子技术、自动控制技术的高度发展和应用使变频器的节能效果更为显著。它不但能实现无级调速,而且在负载不同时,始终高效运行,有良好的动态特性,能实现高性能、高可靠性、高精度的自动控制。相对于其它调速方式(如:降压调速、变极调速、滑差调速、交流串级调速等),变频调速性能稳定、调速范围广、效率高,随着现代控制理论和电力电子技术的发展,交流变频调速技术日臻完善,它已成为交流电机调速的最新潮流。变频调速装置(变频器)已在工业领域得到广泛应用。
     使用变频器调速信号传递快、控制系统时滞小、反应灵敏、调节系统控制精度高、使用方便、有利于提高产量、保证质量、降低生产成本,因而使用变频器是厂、矿企业节能降耗的首选产品。
     变频电机节电器是一种革命性的新一代电机专用控制产品,基于微处理器数字控制技术,通过其内置的专用节电优化控制软件,动态调整电机运行工程中的电压和电流,在不改变电机转速的条件下,保证电机的输出转矩与负荷需求精确匹配,从而有效避免电机因出力过度造成的电能浪费。
      交流电动机是当前应用最广泛的电机,约占各类电动机总数的85%,它具有结构简单、价廉、不需维护等优点,但它的弱点是调速困难,因而在许多应用场合受到限制或借助机械方式来实现调速。
     变频器就负载类型而言主要有两方面的典型应用:1、恒转矩应用;2、变转矩应用。就应用的目的而言主要有:1、以改进工艺为主要目的,确保工艺过程中的最佳转速、不同负载下的最佳转速以及准确定位等。以其优良的调速性能,提高生产率、提高产品质量、提高舒适性,使设备合理化,适应或改善环境等。2、以节能为主要目的——以流量或压力需要调节的风机、泵类机械的转速控制来实现节能,改造效果非常显著。
二、 变频调速的原理
     在企业所使用的耗电设备中风机、水泵、空压机、液压油泵、循环泵等电机类负载占绝大多数。由受到技术条件限制,这类负载的流量、压力或风量控制系统几乎全部是阀控系统,即电机由额定转速驱动运转,系统提供的流量、压力或风量恒定,当设备工作需求发生变化时,由设在出口端的溢流、溢压阀或比例调节来调节负载流量、压力或风量、从而满足设备工况变化的需要。而经溢流溢压阀或比例调节阀溢流溢压后,会释放大量的能量,这部分耗散的能量实际上是电机从电网吸收能量中的一部分,造成了电能极大的浪费。从这类负载的工作特性可知,其电机功率与转速立方成正比,而转速又与频率成正比。如果我们改变电机的工作方式,让它不总是在额定工作频率下运转,而是改由变频调整控制系统进行启停控制和调整运行,则其转速就可以在0~2900r/min的范围内连续可调,即输出的流量、压力或风量也随之可在0~100%范围内连续可调,使之与负载的工作需要求精确匹配,从而达到节能降耗的目的。
            交流电机转速如下:n=60f(1-s)/p
            式中:n=电机转速
                  f=电源频率
                  p=电机的极对数
                  s=转差率
     由式可见,交流电动机的同步转速n与电源频率f成正比,所以改变电源频率就能改变电机转速,从而实现调速的目的。
三、 变频调速节电原理
     变频调速节电,顾名思义,变频调速才能节电。下面主要对两类典型负载应用的节电原理作一下分析。
     (1)、恒转矩负载类应用
            恒转矩负载即不管转速如何变化,负载转矩是恒定的。
            如下公式:P=K*T*N
                      K=系数
                      P=轴功率
                      T=负载转矩
                      N=转速
      从上述公式可以看到,轴功率与电机的转速成正比,当由于工艺的需要而调整电机速度时,自然可以达到相应比例节电的目的。
      (2)、变转矩负载类应用
     离心风机、泵类是属于典型的变转矩负载,其工作特点是:大多数是长期连续运行,由于负载转矩与转速的平方成正比,所以一旦转速超过额定转速,就会造成电机的严重过载,因此风机、泵类一般不超过额定频率运行。
四、产品特性
    节电效益显著,节电率高达20%~60%;
    平滑启动,消除启动时的冲击电流,启动时电机电流可限制在其额定电流的150%之内;
    减少电机发热及运动部件的磨损程度,有效延长电机使用寿命,降低维修成本;
    微电脑智能控制,自动适应、自动跟随,无需人工调整;
    市电及节电状态自动转换,故障自动报警,不影响正常工作。
    适用范围:
    注塑机、空压机、立窑风机、水泵等流量、压力及风量需要调节的电流电动机;
    冲床、流水线、传送带、起重机等可以调节转速的交流电动机;
    其他由于工艺需求需调节转速的交流电动机。
    不改变电机转速,完全不同于变频器的新型节能装置
五、变频调速在不同行业的典型应用对象
    变频调速技术以其优异的调速性能、高效率、高可靠性在各行各业有着广泛的应用,现举例如下:
    冶金——轧钢机、辊道、高炉风机、泵、起重机械、高炉送料、钢厂抛光等。
    轧钢制线——拉线机、卷绕机、鼓风机、泵、起重机械、定长剪切、自动送料
    钢铁——轧机、辊道、风机、泵、起重机、钢包车、转炉倾动等。
    电线业——拉丝机、卷绕机、鼓风机等。
    化工——挤压机、胶片传送带、搅拌机、离心分离机、压缩机、鼓风机、喷雾器、泵等。
    石油——输油泵、电潜泵、注水泵、抽油机等。
    化纤和纺织——纺纱机、精纺机、织机、梳棉机、浆纱机、中央空调、鼓风机、泵类等。
    汽车制造业——传送带、搬运车、涂料搅拌、中央空调、电瓶车等。
    机床制造业——车床、龙门刨、铣床、磨床、机械加工中心、剃齿机等。
    电子制造业——中央空调、风机、泵、空压机、注塑机、传送带等。
    造纸业——造纸机、造纸机械、风机、泵、粉碎机、搅拌机、鼓风机等。
    食品——制面机、制点心机、传送带、搅拌机等。
    煤气、自来水——压缩机、鼓风机、泵、搬运机等。
    水泥——回转窑、起重机械、鼓风机、泵、主传动电机、传送带、振动给料机、立窑风机等。
    矿业——泥浆泵、传送带、提升机、切削机、掘削机、起重机、鼓风机、泵、压缩机等。
    交通——电动汽车、电力机车、船舶推进、装卸机械、空压机、电缆车等。
    装卸搬运——自动仓库、搬运车、粉体运送器、输出传送带等。

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