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內容簡(jiǎn)介：該風(fēng)機電機采用變頻調速技術(shù)控制運轉后，在正常生產(chǎn)時(shí)把風(fēng)機進(jìn)口風(fēng)門(mén)全部打開(kāi)，并根據生產(chǎn)需要，對風(fēng)機電機的運轉速度進(jìn)行調節，以滿(mǎn)足生產(chǎn)時(shí)的風(fēng)量需要。

　　1概述
　　三相異步電動(dòng)機，在廠(chǎng)礦企業(yè)中得到廣泛應用。根據國家技術(shù)監督局統計，我國中小型電動(dòng)機耗電占全國總發(fā)電量的40～50，其中70年代以前生產(chǎn)的J系列三相異步電動(dòng)機占總裝機容量的85左右，而80年代生產(chǎn)的Y型節能型三相異步電動(dòng)機只占總裝機容量的15左右。因此，如何促進(jìn)三相異步電動(dòng)機經(jīng)濟運行，提高在線(xiàn)電機的能源利用率，是節約能源的一項重要研究課題。
　　2三相異步電動(dòng)機經(jīng)濟運行的指標
　　三相異步電動(dòng)機的經(jīng)濟運行，是指電機（電機監控系統結構）在滿(mǎn)足被拖動(dòng)機械的運行要求時(shí)，以節能和提高綜合經(jīng)濟效益為原則，合理選擇電機的類(lèi)型、運行方式及功率匹配，使電動(dòng)機在效率高、損耗低、經(jīng)濟效益好的狀態(tài)下進(jìn)行。根據國家技術(shù)監督局和國家電力部批準的GB-12497和DB-5102K22的規定，判斷三相異步電動(dòng)機是否為經(jīng)濟運行，主要依據以下2個(gè)指標。
　　211電機負荷率
　　電機負荷率為電動(dòng)機實(shí)際輸出功率與電動(dòng)機額定功率之比，即：
　　β=P2PN×100（1）式中，P2為電動(dòng)機實(shí)際輸出功率；PN為電動(dòng)機額定功率。
　　根據規定：當β≥40，表明電機是處于經(jīng)濟運行狀態(tài)；當β<40，為非經(jīng)濟運行狀態(tài)。
　　212電機運行效率電機運行效率為電動(dòng)機實(shí)際輸出功率與電動(dòng)機輸入功率之比，即：
　　η=P2P1×100（2）式中，P1為電動(dòng)機輸入功率。
　　設電機在實(shí)際負載時(shí)電機的總損耗為ΔP，則P1=P2 ΔP（3）將式（3）代入式（2）得η=1-ΔP2 ΔP（4）根據規定：當η≥019ηN時(shí)，電機處于經(jīng)濟運行狀態(tài)，ηN為電機額定效率；當η<019ηN時(shí)，電機處于非經(jīng)濟運行狀態(tài)。
　　3電動(dòng)機非經(jīng)濟運行的原因分析
　　分析各類(lèi)設備中的電機處于非經(jīng)濟運行狀態(tài)的原因，主要有以下幾個(gè)方面。
　　（1）舊式的J系列電機空載損耗大，使運行效率降低空載損耗：
　　PO=PFe Pm Pcuo Ps（5）式中，PFe為鐵耗；Pm為機械損耗；Pcuo為空載定子銅耗；Ps為附加損耗。
　　對于舊式電機，由于它的結構所致PFe，Pm，Pcuo和Ps這4個(gè)損耗都比Y系列新型節能電機高，因此造成空載損耗大。當電機所帶負載不變時(shí)，即電機輸出功率P2不變時(shí)，電動(dòng)機的空載損耗越大，則電動(dòng)機所需的輸入功率P1越大，據式（2），則電動(dòng)機效率越低，經(jīng)濟性越差。
　　（2）設備陳舊，造成電機運行效率低電機是否經(jīng)濟運行，雖然表現在電機，但實(shí)際上是電網(wǎng)設備2電機2負載整個(gè)系統所決定。因此，設備作為電機的負載，運行狀況也是重要原因之一。當設備本身的運行狀況不良時(shí)，會(huì )使電機實(shí)際用于生產(chǎn)的能力減弱。
　　電機的輸出功率轉換為機械能由2部分組成：
　　P2=K1Ec K2Ef（6）式中，Ec為設備運行機械耗能；Ef為設備生產(chǎn)耗能；K1，K2為轉換系數。
　　對于陳舊的機械設備，由于設備的機械設計性能較差，加之使用多年機械性能變差，使設備運行的機械耗能Ec加大，因此，造成損耗增大，生產(chǎn)能力減弱。
　　（3）設備選用不當，造成電機運行負荷率低根據式（6），當負荷減小時(shí)，使設備的耗能Ef減少，輸出功率P2下降，從而使電機的負荷率降低。如選用大容量電動(dòng)機拖動(dòng)小負載，使設備未能發(fā)揮其應有的能力，是造成電機處于非經(jīng)濟運行的重要原因之一。
　　（4）電機的電源電壓過(guò)高，也將造成能耗增大，效率降低對電機工作而言，電源電壓變化在95～105的范圍仍在正常工作，但電壓過(guò)高對節能是不利的。根據式（2）和電機運行時(shí)的功率因數，即：
　　COSψ=P1/3U1？
　　I1（7）式中，U1為電機的相電壓；I1為電機的相電流。
　　當電源電壓的增高超過(guò)規定范圍時(shí)，使電機的功率因數和效率均下降。因此造成無(wú)功損耗的增大，使能耗損失增加。
　　4促進(jìn)三相異步電動(dòng)機經(jīng)濟運行的措施
　　411減少電動(dòng)機損耗
　　（1）用Y系列新型節能型電動(dòng)機逐步取代舊式J系列電機，提高電機自身性能，降低電能損耗。
　　（2）采用磁性槽泥技術(shù)對舊式電機進(jìn)行技術(shù)改造，此方法可降低高次諧波對電機產(chǎn)生損耗，改善電機的節能性能。
　　（3）應用電機調速運行方式，可降低變負載或者輕負載設備電機的電能損耗，使運行效率得以提高。此方法是根據電機運行負載的變化，調節電機的轉速，使其輸出功率能匹配負載的變化，從而使電機始終處于經(jīng)濟運行狀態(tài)。
　　現以煤礦中使用的風(fēng)機為例，風(fēng)機的軸功率與轉速的立方成正比，若煤礦生產(chǎn)需要的風(fēng)量減少時(shí)，用降低電動(dòng)機轉速的方法就可實(shí)現，同時(shí)消耗的軸功率會(huì )顯著(zhù)地減少。繪出風(fēng)機在不同轉速下的典型輸出特性H（n1），H（n2），圖中曲線(xiàn)R1、R2分別表示由輸送氣體通路所決定的管路特征曲線(xiàn)。
　　風(fēng)機調速節能原理當風(fēng)機轉速為n1，管路阻力為R1時(shí)；輸送的流量Q1由點(diǎn)Ⅰ決定，此時(shí)風(fēng)機輸出壓力為HⅠ，所需軸功率NⅠ=Q1HⅠ/η（η為風(fēng)機效率）.
　　若所需流量為Q2，在管路阻力不變的情況下，實(shí)際需要的壓力為HⅢ，比HⅠ下降。但如果此時(shí)的風(fēng)機轉速沒(méi)有改變，那么風(fēng)機的輸出壓力不但不能從HⅠ降到HⅢ，反而要增加到HⅡ，這個(gè)壓頭差值通常就是通過(guò)調節風(fēng)門(mén)，從而增加管路阻力，使管路特性由R1變?yōu)镽2來(lái)實(shí)現。此時(shí)風(fēng)門(mén)上的損耗Ns用公式來(lái)表示為：
　　Ns=Q2（HⅠ-HⅢ）/η=Q2HS/η（8）但如果此時(shí)不采用調節風(fēng)門(mén)的辦法而是將風(fēng)機的轉速調低到n2，使風(fēng)機的輸出特性變成H（n2），那么顯而易見(jiàn)，隨著(zhù)風(fēng)機輸出風(fēng)量的減少，在輸送同樣流量Q2的情況下，原來(lái)?yè)p耗在風(fēng)門(mén)上的功率Ns就完全可以避免了，這樣既滿(mǎn)足了生產(chǎn)的需要，又達到了節能的目的。
　　（4）采用電機無(wú)功功率就地補償，降低線(xiàn)路損耗。因為，電動(dòng)機是電感性負載，它在運行時(shí)，須從供電線(xiàn)路中吸取無(wú)功功率，用于建立旋轉磁場(chǎng)，而無(wú)功電流在線(xiàn)路中的流動(dòng)會(huì )造成線(xiàn)路損耗。另外，無(wú)功電流與功率因數成反比，因此對電機進(jìn)行就地無(wú)功功率補償，則可提高其功率因數，減小無(wú)功電流，從而使線(xiàn)路損耗降低。
　　412降低設備的能耗
　　設備作為電機的負載，它包括設備自身的能耗和用于生產(chǎn)的機械能耗2部分。對于那些陳舊的設備，以及即將報廢的設備，其機械性能變差，使自身能耗增大。因此，必須逐步對此類(lèi)設備進(jìn)行更新改造，才能降低設備自身的能耗。我國企業(yè)中還有相當數量的40～50年代的老設備，這些設備普遍存在自身能耗高、效率低等問(wèn)題，對其進(jìn)行更新改造，可取得顯著(zhù)的節能效益。
　　413提高設備的負荷率
　　電機是根據設備的使用能力而配置的，要使電機處于經(jīng)濟運行，就必須充分發(fā)揮設備的能力。從運行效率η與負荷率β的關(guān)系曲線(xiàn)可知：
　　η與β的關(guān)系只有當β≥40時(shí)，才能符合經(jīng)濟運行的標準η≥019ηN，因此，通過(guò)合理的組織生產(chǎn)，盡可能提高設備負荷率，是使電機處于經(jīng)濟運行的重要措施。
　　5三相異步電動(dòng)機經(jīng)濟運行實(shí)例
　　511實(shí)例一
　　某礦一采區配置一臺離心式抽風(fēng)機，風(fēng)機主要參數如下：風(fēng)量：38000m3/h風(fēng)壓：4000Pa電動(dòng)機型號：Y280S-4電動(dòng)機轉速：1480r/min該風(fēng)機設計風(fēng)量為38000m3/h，而實(shí)際滿(mǎn)足生產(chǎn)需要的風(fēng)量為14200～17100m3/h，這個(gè)區段，電能損耗較大。因此，該礦決定應用變頻調速技術(shù)對這臺風(fēng)機進(jìn)行節能技術(shù)改造。
　　該風(fēng)機電機采用變頻調速技術(shù)控制運轉后，在正常生產(chǎn)時(shí)把風(fēng)機進(jìn)口風(fēng)門(mén)全部打開(kāi)，并根據生產(chǎn)需要，對風(fēng)機電機的運轉速度進(jìn)行調節，以滿(mǎn)足生產(chǎn)時(shí)的風(fēng)量需要。經(jīng)檢測，發(fā)現當滿(mǎn)足生產(chǎn)需要的風(fēng)量為14200～17100m3/h時(shí)，變頻調速器只需向75kW電動(dòng)機輸入頻率f為33～34Hz的電流即可達到要求，風(fēng)機轉速降低，此時(shí)其軸功率為：當Q=14200m3/h時(shí)，N=1715kW，f=33Hz當Q=17100m3/h時(shí)，N=20kW，f=34Hz而采用風(fēng)門(mén)擋板控制風(fēng)量時(shí)，風(fēng)機軸功率為：當Q=14200m3/h時(shí)，N=57kW當Q=17100m3/h時(shí)，N=59kW可見(jiàn)，應用電動(dòng)機調速方式對風(fēng)機進(jìn)行控制時(shí)，比非調速狀態(tài)下用風(fēng)門(mén)控制風(fēng)量，其軸功率可降低66左右，節能效果十分顯著(zhù)。
　　512實(shí)例二
　　某礦生活供水泵房裝用DF85-45×7型離心水泵2臺，用于供水水泵配用電動(dòng)機功率為125kW/臺，另裝設6sh-6A型水泵2臺，用于排污，配用電動(dòng)機功率為45kW/臺。正常情況下，供水和排污泵各運轉1臺。由于供電距離較長(cháng)，電動(dòng)機運行時(shí)，電壓降較大，線(xiàn)路電能損耗也較多。為此，該礦于1996年5月在該泵裝設了電動(dòng)機無(wú)功就地補償裝置4臺，經(jīng)檢測，功率因數由補償前的017提高到補償后的0192，從而降低了電能損耗，促進(jìn)了電動(dòng)機的經(jīng)濟運行。
　　6結語(yǔ)
　　三相異步電動(dòng)機經(jīng)濟運行，對工礦企業(yè)節能降耗，提高效益有積極意義。可通過(guò)選用Y系列新型節能型電機，逐步淘汰舊式J系列電機；對舊式J系列電機進(jìn)行技術(shù)改造，采用電機調速運行方式，應用電動(dòng)機無(wú)功就地補償技術(shù)降低電機負載能耗及提高設備負荷率等措施，來(lái)促進(jìn)三相異步電動(dòng)機經(jīng)濟運行。

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