電機系統節能改造
一、概述
電機是一種應用量大、使用范圍廣高耗能動力設備。據統計，我國總裝機容量約為4億千瓦，年耗電量約為6000億kwh，約占工業用電70—80%。我國以中小型電機為主，約占80%，而中小型電機耗損電量卻占總損耗量90%。電機我國實際應用中，同國外相比差距很大，機組效率為75%，比國外低10%；系統運行效率為30—40%，比國際先進水平低20—30%。我國中小型電機具有極大節能潛力，推行電機節能勢必行。
異步電機結構簡單、制造方便、價格低廉、堅固耐用、運行可靠，可用于惡劣環境等優點，工農業生產中到了廣泛應用。特別是對各行各業泵類和風機拖動上非彼莫屬，，拖動泵類和風機電機節能工作倍受重視。
科學技術飛速發展，特別是電力電子技術、微電子技術、自動控制技術高度發展和應用使變頻器節能效果更為顯著。它能實現無級調速，負載不同時，始終高效運行，有良好動態特性，能實現高性能、高可靠性、高精度自動控制。相其它調速方式（如：降壓調速、變極調速、滑差調速、交流串級調速等），變頻調速性能穩定、調速范圍廣、效率高，現代控制理論和電力電子技術發展，交流變頻調速技術日臻完善，它已成為交流電機調速最新潮流。變頻調速裝置（變頻器）已工業領域到廣泛應用。
使用變頻器調速信號傳遞快、控制系統時滯小、反應靈敏、調節系統控制精度高、使用方便、有利于提高產量、保證質量、降低生產成本，使用變頻器是廠、礦企業節能降耗首選產品。
變頻電機節電器是一種革命性新一代電機專用控制產品，基于微處理器數字控制技術，其內置專用節電優化控制軟件，動態調整電機運行工程中電壓和電流，不改變電機轉速條件下，保證電機輸出轉矩與負荷需求精確匹配，有效避免電機因出力過度造成電能浪費。
交流電動機是當前應用最廣泛電機，約占各類電動機總數85%，它具有結構簡單、價廉、不需維護等優點，但它弱點是調速困難，許多應用場合受到限制或借助機械方式來實現調速。
變頻器就負載類型而言主要有兩方面典型應用：1、恒轉矩應用；2、變轉矩應用。就應用目而言主要有：1、以改進工藝為主要目，確保工藝過程中最佳轉速、不同負載下最佳轉速以及準確定位等。以其優良調速性能，提高生產率、提高產品質量、提高舒適性，使設備合理化，適應或改善環境等。2、以節能為主要目——以流量或壓力需要調節風機、泵類機械轉速控制來實現節能，改造效果非常顯著。
二、 變頻調速原理
企業所使用耗電設備中風機、水泵、空壓機、液壓油泵、循環泵等電機類負載占絕大多數。由受到技術條件限制，這類負載流量、壓力或風量控制系統幾乎全部是閥控系統，即電機由額定轉速驅動運轉，系統提供流量、壓力或風量恒定，當設備工作需求發生變化時，由設出口端溢流、溢壓閥或比例調節來調節負載流量、壓力或風量、滿足設備工況變化需要。而經溢流溢壓閥或比例調節閥溢流溢壓后，會釋放大量能量，這部分耗散能量實際上是電機從電網吸收能量中一部分，造成了電能極大浪費。從這類負載工作特性可知，其電機功率與轉速立方成正比，而轉速又與頻率成正比。我們改變電機工作方式，讓它不總是額定工作頻率下運轉，改由變頻調整控制系統進行啟停控制和調整運行，則其轉速就可以0~2900r/min范圍內連續可調，即輸出流量、壓力或風量也隨之可0~100%范圍內連續可調，使之與負載工作需要求精確匹配，達到節能降耗目。
交流電機轉速如下：n=60f(1-s)/p
式中：n=電機轉速
f=電源頻率
p=電機極對數
s=轉差率
由式可見，交流電動機同步轉速n與電源頻率f成正比，改變電源頻率就能改變電機轉速，實現調速目。
三、 變頻調速節電原理
變頻調速節電，顧名思義，變頻調速才能節電。下面主要對兩類典型負載應用節電原理作一下分析。
（1）、恒轉矩負載類應用
恒轉矩負載即轉速如何變化，負載轉矩是恒定。
如下公式：P=K*T*N
K=系數
P=軸功率
T=負載轉矩
N=轉速
從上述公式可以看到，軸功率與電機轉速成正比，當工藝需要而調整電機速度時，自然可以達到相應比例節電目。
（2）、變轉矩負載類應用
離心風機、泵類是屬于典型變轉矩負載，其工作特點是：大多數是長期連續運行，負載轉矩與轉速平方成正比，一旦轉速超過額定轉速，就會造成電機嚴重過載，風機、泵類一般不超過額定頻率運行。
四、產品特性
節電效益顯著，節電率高達20%~60%；
平滑啟動，消除啟動時沖擊電流，啟動時電機電流可限制其額定電流150%之內；
減少電機發熱及運動部件磨損程度，有效延長電機使用壽命，降低維修成本；
微電腦智能控制，自動適應、自動跟隨，無需人工調整；
市電及節電狀態自動轉換，故障自動報警，不影響正常工作。
適用范圍：
注塑機、空壓機、立窯風機、水泵等流量、壓力及風量需要調節電流電動機；
沖床、流水線、傳送帶、起重機等可以調節轉速交流電動機；
其他工藝需求需調節轉速交流電動機。
不改變電機轉速，完全不同于變頻器新型節能裝置
五、變頻調速不同行業典型應用對象
變頻調速技術以其優異調速性能、高效率、高可靠性各行各業有著廣泛應用，現舉例如下：
冶金——軋鋼機、輥道、高爐風機、泵、起重機械、高爐送料、鋼廠拋光等。
軋鋼制線——拉線機、卷繞機、鼓風機、泵、起重機械、定長剪切、自動送料
鋼鐵——軋機、輥道、風機、泵、起重機、鋼包車、轉爐傾動等。
電線業——拉絲機、卷繞機、鼓風機等。
化工——擠壓機、膠片傳送帶、攪拌機、離心分離機、壓縮機、鼓風機、噴霧器、泵等。
石油——輸油泵、電潛泵、注水泵、抽油機等。
化纖和紡織——紡紗機、精紡機、織機、梳棉機、漿紗機、中央空調、鼓風機、泵類等。
汽車制造業——傳送帶、搬運車、涂料攪拌、中央空調、電瓶車等。
機床制造業——車床、龍門刨、銑床、磨床、機械加工中心、剃齒機等。
電子制造業——中央空調、風機、泵、空壓機、注塑機、傳送帶等。
造紙業——造紙機、造紙機械、風機、泵、粉碎機、攪拌機、鼓風機等。
食品——制面機、制點心機、傳送帶、攪拌機等。
煤氣、自來水——壓縮機、鼓風機、泵、搬運機等。
水泥——回轉窯、起重機械、鼓風機、泵、主傳動電機、傳送帶、振動給料機、立窯風機等。
礦業——泥漿泵、傳送帶、提升機、切削機、掘削機、起重機、鼓風機、泵、壓縮機等。
交通——電動汽車、電力機車、船舶推進、裝卸機械、空壓機、電纜車等。
裝卸搬運——自動倉庫、搬運車、粉體運送器、輸出傳送帶等。
建筑——電梯、傳送帶、空調設備、鼓風機、泵等。
塑膠——橡膠截斷機、注塑機、壓出機、塑料薄膜生產線等。
生活、服務——空壓機、縫紉機、電風扇、工業及家庭用洗衣機等。
物流——立體車庫、自動倉庫、傳送帶等。
電力——鍋爐鼓用鼓風機、給水泵、離心混料機、傳送帶、揚水發電站、飛輪等。
賓館酒店、大廈——中央空調系統、電梯等。
農業——制茶機、水泵、離舍通風、糧庫通風等。
試驗研究——電機對拖試驗實驗裝置、主軸實驗裝置、離心分離機等。
六、變頻調速節電幾點注意事項
變頻調速節電，調速才能節電，一臺設備實際應用過程中根本都不需要或不能調速，裝了變頻器，達不到節電效果會增加能耗�，F就離心風機、泵類負載作以下說明。
風機、泵類采用變頻調速調節流量方法，是一種有效且節能方法，這已被許多工程實例所證明，也被普遍接受。需要說明是，并任何風機、泵類負載使用變頻調速均可實現節能。一臺風機或泵能否節能，節能多少，變頻調速投資有沒有價值，這都與風機或泵組實際運行工況有關。由前所述，要實現變頻調速節能必備條件是：風機或泵整個工作周期中，存比較大富裕流量。
有些系統運行時負荷就比較滿，沒有多少溢流或放空情況，此時采用變頻裝置就達不到節能目，還會是變頻器自身功率損耗而增添系統損耗。
風機，泵類是平方律負載，其軸功率與轉速立方成正比，但實際應用中并轉速越低系統就越節能。主風機或泵與電機連成一體，低速區系統效率會大大降低，進行變頻調速范圍不宜太大，一般額定轉速50%以上。
另外，采取何種調速方式，都要以滿足生產工藝要求為前提，特別是風機、泵類負載進行變頻調速時需要考慮系統對維持生產所需最小揚程、壓力或流量要求。
七、 應用環境對變頻器要求
變頻器有很多優點，但變頻器使用電力電子器件如：整流橋、GTR、IGBT、IGCT等，運行時會產生高次諧波、電磁輻射、傳導、射頻發射等電力電子污染。電力電子設備大量應用，電力電子污染問題越來越大，不從根本上加以解決，必將造成諸如控制系統癱瘓、頻繁誤動作等不良后果。
，對變頻器應用也提出了必須滿足一些行業標準要求。
如是諧波污染問題有IEEE519-1992和國標GB加以規范。解決諧波污染問題辦法主要有增加交流進線電抗器、采用多脈沖整流技術等。
電磁輻射、傳導、射頻發射等電力電子污染有EMC標準EN61800-3加以規范。EMC產品標準EN61800-3定義了第一類和第二類環境概念，第一類環境指是民用建筑以及不變壓器而直接從民用設施上引出低壓供電電源工業環境。第二類環境指是不直接從民用設施引出低壓供電電源工業環境。變頻器第一類環境（如：機場、醫院、電視臺、廣播中心等）應用時，需要選用第一類環境EMC濾波器；變頻器第二類環境應用時需要滿足二類環境EMC標準，變頻器需要采用EMC封裝技術或選配第二類環境EMC濾波器。
八、 相應節電率
（1）、 以改進工藝為主要目，節電率0~30%。
（2）、 以節能為主要目，節電率有20%~60%。
九、控制方式
一拖一或一拖多；以幾臺變頻器聯網控制。
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