2000t大型液压机节能技术研究

摘要：本文针对近年来在电动机节电领域广泛使用的电动机节电器和变频器进行了节电原理对比分析，提出了2000t大型液压机节能技术应用研究的必要性，通过可行的试验方案采集数据，对电动机节电器和变频器在2000t大型液压机中的节能应用进行了技术分析和对比研究，最后得出变频器节能方案综合性价比最优的结论。
关键词：2000t大型液压机   节能技术研究   节电器   变频器

The Power Saving Technology Investigation of
the 2000t Large-scale Hydraulic Pressure Machine
Duan Su-zhen
Abstract:This text aim at the motor saving power device and frequency converter to contrast analyse the saving power principle which they used extensively in the domain of the motor saving power in recent years,and brings up the necessity which the power saving technology investigation applied in the 2000t large-scale hydraulic pressure machine,pass the viable project to collect the data,perform technology analysis and contrast investigation which the motor power saving device and frequency converter applied in the 2000t large-scale hydraulic pressure machine, finally,educe conclusion is that the compositive capability price ratio of the frequency converter is the best.
Keywords: 2000t large-scale hydraulic pressure machine  power saving technology investigation   power saving device  frequency converter
[中图分类号] TM921  [文献标识码] B

1. 前言
      随着我国经济多年来的持续高速增长，能源利用率低的问题也日益凸显，国务院提出了“建设节约型社会”的号召，转变国民经济的增长方式，经济结构的调整是限制高能耗、低附加值的产业集群发展，引导投资重点发展低能耗、高附加值的产业集群，提高单位GDP的能耗效率，降低企业的生产成本，从而整体提高中国产品在国际市场的综合竞争力。
      我公司的2000t大型液压机感应电动机总容量达225KW，长期工作在25%左右的低负载持续率状况，电能大量浪费。当前，在大型液压机上应用的节能技术尚处于探索阶段，没有成熟的应用经验可供参考，因此，有必要进行适用节能技术的应用研究。目前，市场上广泛用于感应电动机节电的成熟技术有：电动机节电器和变频器。下面就两种节电技术的工作原理做以介绍。

1.1 电动机节电器节电原理
    电动机是工矿企业生产中使用量及耗电量最多的一种电气设备。在电机拖动系统中，往往以最高负载量加上裕量来设计参数及选型，而在实际的运行中，大部分的电动机不是满载运行，而是工作于满电压、满速度而载荷较小的状态；对于负载波动频繁的电机，在满载运行的同时，也会有很大比例的空载运行时间。
    负载的变化会随着实际需求变化，因此，大多数情况存在大功率电机拖动小负载的情况（即常说的“大马拉小车”）。由电机设计和运行特性可以知道，电动机在满载运行时效率最高,功率因数COSΦ最佳；轻载运行效率降低、COSΦ也降低，空载时COSΦ甚至降到0.3以下，所以在轻载运行时电机的电能浪费较大。这是因为当电机从满载变化到轻载、空载时，定子电流有功分量减小，而励磁的无功电流基本不变（所以COSΦ降低）；由于励磁无功电流基本不变，则空载损耗中占主要成份的定子铁损耗，一点没有减少，所以效率很低。
    由于电动机轻载、空载时定子电流较小，可以忽略定子绕组的漏阻抗压降，所以当其它条件不变时，这时降低定子电压，则电动机的定子磁通比例下降,也即励磁无功电流也成比例下降，这样定子电流中的无功分量减少了，COSΦ就提高了，适当控制可以接近最佳值。另外，其它条件不变时，定子铁耗：PFel= PFeIN ×(U1/ UIN)2。其中：PFel—定子铁耗；PFeIN —定子额定铁耗；UIN —定子额定端电压。可以看出，随着U1下降，PFel以平方比例迅速下降，这样轻载、空载时占主要损耗的铁耗大量减少，使电机的运行效率大大提高，这就是电机节电器轻载降压节电的道理。
      电动机节电器是通过不断地检测电机的工作状态，从而改变电机的输入电压。当节电器检测到电机在轻载或负载不断变化时，通过调整电机的输入电压，使电机的输出功率与实时负载匹配，从而降低电机的铜损和铁损、改善电机的起动和停机性能，达到节电效果。它的优点是价格低且不会改变电机的转速，但节能空间较小。

1．2 变频器节电原理
      众所周知，变频器节电是通过降低电机转速来降低液压泵的输出功率，使液压泵的输出功率与实时负载匹配，降低电机的铜损和铁损、提高电机的功率因数、改善电机的起动和停机性能，并且可以减少液压泵损耗，从而达到节电效果。它的优点是节电效果较好，同时降低了噪音和延长了液压泵的寿命，缺点是投资大且对液压机的工作状态有影响。

2. 试验方案和试验目的
2.1试验方案
      我们采用以下方案进行该项目的研究。2000t液压机有3台75KW的液压泵电机，如图1所示，我们在其中的1#电机接入变频器，2#电机接入节电器，3#电机仍为原控制线路，然后采用3台数字多功能电力仪表（ACR220E）分别对3台电机的电能使用情况进行全天在线计量和测试，取得实际的节电数据，再对两种节电技术进行综合技术经济分析和评价。

2.2试验目的
本次节能技术研究试验目的如下：
（1）感应电机智能节电器与变频器在液压机应用中的节电率对比研究；
（2）节电器与变频器在液压机应用中对整机系统性能影响的对比研究；
（3）节电器与变频器在液压机应用中综合性价比的对比研究。

3.试验结果
       2000t大型液压机节能试验电气控制柜于2006年7月3日调试完毕正式投入运行，经过1月的运行试验测试，于2006年8月3日，通过安装的在线测试电力仪表（ACR220E）取得以下试验数据（待机节电模式）。