2 000 t 大型液壓機(jī)節(jié)能技術(shù)研究

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)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(wù)院提出了“建設(shè)節(jié)約型社會(huì)”的號(hào)召。轉(zhuǎn)變國民經(jīng)濟(jì)的增長方式，調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)來限制高能耗、低附加值的產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展，引導(dǎo)投資重點(diǎn)發(fā)展低能耗、高附加值的產(chǎn)業(yè)集群，提高單位GDP 的能耗效率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，進(jìn)而整體提高中國產(chǎn)品在國際市場的綜合競爭力。

我公司的2 000 t 大型液壓機(jī)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)總?cè)萘窟_(dá)225 kW，長期工作在25%左右的低負(fù)載持續(xù)率狀況，電能大量浪費(fèi)。當(dāng)前，在大型液壓機(jī)上應(yīng)用的節(jié)能技術(shù)尚處于探索階段，沒有成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)可供參考，因此，有必要進(jìn)行適用節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用研究。目前，市場上廣泛用于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)節(jié)電的成熟技術(shù)有電動(dòng)機(jī)節(jié)電器和變頻器。

1 電動(dòng)機(jī)節(jié)電器和變頻器的節(jié)電原理

電動(dòng)機(jī)是工礦企業(yè)生產(chǎn)中使用量及耗電量最多的一種電氣設(shè)備。在電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中，往往以最高負(fù)載量加上裕量來設(shè)計(jì)參數(shù)及選型，而在實(shí)際的運(yùn)行中，大部分的電動(dòng)機(jī)不是滿載運(yùn)行，而是工作于滿電壓、滿速度而載荷較小的狀態(tài);對(duì)于負(fù)載波動(dòng)頻繁的電機(jī)，在滿載運(yùn)行的同時(shí)，也會(huì)有很大比例的空載運(yùn)行時(shí)間。

負(fù)載的變化會(huì)隨著實(shí)際需求變化，因此，大多數(shù)情況存在大功率電機(jī)拖動(dòng)小負(fù)載的情況(即常說的“大馬拉小車”)。由電機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行特性可以知道，電動(dòng)機(jī)在滿載運(yùn)行時(shí)效率最高, 功率因數(shù)cos漬最佳;輕載運(yùn)行效率降低、cos漬也降低，空載時(shí)cos漬甚至降到0.3以下，所以在輕載運(yùn)行時(shí)電機(jī)的電能浪費(fèi)較大。這是因?yàn)楫?dāng)電機(jī)從滿載變化到輕載或空載時(shí)，定子電流有功分量減小，而勵(lì)磁的無功電流基本不變(所以cos漬降低);由于勵(lì)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(diǎn)沒有減少，所以效率很低。

由于電動(dòng)機(jī)輕載或空載時(shí)定子電流較小，可以忽略定子繞組的漏阻抗壓降，所以當(dāng)其它條件不變時(shí)，這時(shí)降低定子電壓，則電動(dòng)機(jī)的定子磁通比例下降，也即勵(lì)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(dāng)控制可以接近最佳值。另外，其它條件不變時(shí)，定子鐵損為

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

電動(dòng)機(jī)節(jié)電器是通過不斷地檢測電機(jī)的工作狀態(tài)，從而改變電機(jī)的輸入電壓，降低電機(jī)的銅損和鐵損，改善電機(jī)的起動(dòng)和停機(jī)性能，達(dá)到節(jié)電效果。

眾所周知，變頻器節(jié)電是通過降低電機(jī)轉(zhuǎn)速來降低液壓泵的輸出功率，使液壓泵的輸出功率與實(shí)時(shí)負(fù)載匹配，達(dá)到節(jié)電效果。

2 試驗(yàn)方案和試驗(yàn)?zāi)康?/p>

2.1 試驗(yàn)方案

我們采用以下方案進(jìn)行該項(xiàng)目的研究。2 000 t液壓機(jī)有3臺(tái)75 kW/144 A/985(r/min)的液壓泵電機(jī)(型號(hào)為JS2-355S1-6)，如圖1 所示，在其中的1#電機(jī)接入變頻器，2# 電機(jī)接入節(jié)電器，3# 電機(jī)仍為原控制線路，然后采用3 臺(tái)數(shù)字多功能電力儀表(ACR220E)分別對(duì)3 臺(tái)電機(jī)的電能使用情況進(jìn)行全天在線計(jì)量和測試，取得實(shí)際的節(jié)電數(shù)據(jù)，再對(duì)兩種節(jié)電技術(shù)進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和評(píng)價(jià)。

2.2 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

本次節(jié)能技術(shù)研究試驗(yàn)?zāi)康娜缦拢?/p>

1)感應(yīng)電機(jī)智能節(jié)電器與變頻器在液壓機(jī)應(yīng)用中的節(jié)電率對(duì)比研究;

2)節(jié)電器與變頻器在液壓機(jī)應(yīng)用中對(duì)整機(jī)系統(tǒng)性能影響的對(duì)比研究;

3)節(jié)電器與變頻器在液壓機(jī)應(yīng)用中綜合性價(jià)比的對(duì)比研究。

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