電力拖動節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)效益評價

摘要：電力拖動節(jié)能技術(shù)在很多領(lǐng)域都有著比較廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前，企業(yè)節(jié)能降耗、升級轉(zhuǎn)型步伐加快，電力拖動方式和運用節(jié)能技術(shù)水平的不同，都會對電力消耗產(chǎn)生很大程度的影響。在這種背景下，文章對電力拖動節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，并評價了其經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：電力拖動節(jié)能技術(shù)；經(jīng)濟(jì)效益；工業(yè)用電；大型機械設(shè)備；電力消耗 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2015）28-0099-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.048

在工業(yè)用電領(lǐng)域，大型機械設(shè)備，如風(fēng)機、電機、泵、車床等，對電力的消耗非常大，其中電力拖動占據(jù)了電機用電的很大一部分。電力拖動方式的不同，運用節(jié)能技術(shù)水平的不同，都會對電力消耗產(chǎn)生很大程度的影響。

1 電力拖動節(jié)能技術(shù)

1.1 直流電力拖動節(jié)能技術(shù)

對于一些加工制造業(yè)企業(yè)來說，在選擇電力拖動方式時，應(yīng)該密切結(jié)合企業(yè)經(jīng)營和發(fā)展的實際情況。從直流電動機的特點來說，該種電動機性能較好，在啟動、制動方面，可以在很大的范圍內(nèi)實現(xiàn)平滑調(diào)速，因此，可以在工業(yè)生產(chǎn)、加工領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用。通過使用電力電子技術(shù)，能夠在一定范圍內(nèi)合理調(diào)整電樞的電壓。

電力拖動系統(tǒng)在實際使用過程中，要想更好地實現(xiàn)節(jié)約電力，還需要有合適的電力控制系統(tǒng)。根據(jù)實際經(jīng)驗，電力控制系統(tǒng)的最低標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該滿足機械設(shè)備的拖動和管理需求，需要注意的是，要保證直流電的拖動方式，可以在一定的條件下順利實現(xiàn)逆變控制。通過逆變控制，電力控制系統(tǒng)才能反饋負(fù)載側(cè)能量給電網(wǎng)，從而在一定程度上實現(xiàn)電力資源的節(jié)約。

從工業(yè)生產(chǎn)中的實際情況來看，直流電力拖動方式有著比較成熟的理論和實踐經(jīng)驗。不過，直流電動機在自身結(jié)構(gòu)方面比較復(fù)雜，占用的廠房空間較大，并且在出現(xiàn)故障之后，維修難度較大?？傮w上，電機效率不高，容易產(chǎn)生較多的熱量，這就需要對其進(jìn)行冷卻，從而增加了成本支出。在電力拖動技術(shù)發(fā)展水平不斷提高的情況下，一些更加科學(xué)、能耗更低的拖動方式會逐步取代直流電力電力拖動方式。

1.2 交流異步電力拖動節(jié)能技術(shù)

交流異步的電力拖動方式同其他形式的電力拖動方式相比有著一定的優(yōu)勢。具體來說，在容量相同的情況下，交流異步的電力拖動方式結(jié)構(gòu)更加簡單，對作業(yè)環(huán)境的適應(yīng)性更強，設(shè)備更加堅固耐用，在使用過程中，發(fā)生故障的概率很低，大大降低了企業(yè)的維修費用。相關(guān)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，交流異步電力拖動的維修量約是直流傳動的1/4，并且在實際作業(yè)過程中，能夠提供更充足的動力?，F(xiàn)代企業(yè)在使用異步交流的電力拖動時，更加看重其高性能和高精度。

1.3 高壓電力拖動節(jié)能方式

從電功率以及電阻功率的計算原理可以知道，在機械設(shè)備的負(fù)載功率保持在一定的水平時，如果定子電壓值越高，則其相應(yīng)的電流將越小，在這種情況下，電機燒毀的幾率也越小。根據(jù)這種情況，中、大功率且不必調(diào)速的電力拖動系統(tǒng)，在選擇電機時，應(yīng)盡量選擇使用高壓電動機，以盡量降低電力資源的消耗。按照電壓選擇的標(biāo)準(zhǔn)，超過75kW的電動機應(yīng)選擇高電壓作為供電的電源，這樣可以充分發(fā)揮電動機的性能優(yōu)勢，并在一定程度上降低電力消耗。而對于風(fēng)機、泵需要調(diào)速的電力拖動設(shè)備，則應(yīng)該選擇變頻調(diào)速系統(tǒng)，進(jìn)而實現(xiàn)有效

節(jié)能。

2 電力拖動常用節(jié)能技術(shù)方法

工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中，使用電力拖動節(jié)能技術(shù)的主要是風(fēng)機、水泵等設(shè)備。在節(jié)能方面，用到的技術(shù)方法主要有改變電動機的啟動-運行方式、使用軟啟動和使用變頻調(diào)速器等種類。

2.1 改變電動機的啟動-運行方式

工業(yè)生產(chǎn)過程中，電機實際承載的負(fù)荷一般較大，在這種情況下，電機在啟動時就需要很大的力矩，而過大的力矩會增加電力的損耗。為了改變這種狀況，可以對電動機的啟動方式進(jìn)行改變，具體來說，可以變化控制線路的啟動運行方式，將線路繞組從三角形啟動運行改為星形啟動，在實際運行過程中，這種星形運行可以在一定程度上降低電耗。

2.2 使用軟啟動

在電機啟動過程中，除了使用正常的啟動，還可以使用軟啟動器。軟啟動器主要是通過內(nèi)部線路調(diào)節(jié)，對電機的電源電壓進(jìn)行控制，以此來調(diào)節(jié)電機輸出功率。電機設(shè)備在運行時，其負(fù)荷一般呈規(guī)則曲線形狀變化，在這種情況下，電機的電機輸出功率也需要根據(jù)負(fù)荷的變化而進(jìn)行相應(yīng)的變化。軟啟動節(jié)能器就是檢測電機負(fù)荷的有效裝置，該裝置在檢測負(fù)荷變化后，傳遞給控制線路，進(jìn)而可以使得控制線路根據(jù)電機負(fù)荷的大小調(diào)整合適的輸入電壓，減少不必要的電壓浪費。

2.3 使用變頻調(diào)速器

一些泵類設(shè)備實際排量小于泵排量的現(xiàn)象，造成了電能損耗，變頻調(diào)速器的原理就是當(dāng)實際排量小于泵額定排量時，利用壓力信號反饋給變頻系統(tǒng)，系統(tǒng)降低頻率，減少電機轉(zhuǎn)速，泵排量減少，從而達(dá)到節(jié)能的

目的。

3 各種節(jié)能方法的應(yīng)用及效益分析

3.1 更換多極電機

通過更換多級電機，可以降低電機的能耗，對于使用電機較多的企業(yè)來說，要在嚴(yán)密計算普通電機成本以及多級電機節(jié)能效率的基礎(chǔ)上，選擇用合適的多級電機代替普通電機，根據(jù)一般的情況，在使用多級電機之后，節(jié)約的電力費用基本上可以在一年內(nèi)超過購買多級電機的投資。

3.2 改變電機的運行方式

通過改變電機的運行方式，電機的輸出功率可以得到一定程度的降低，并且電機在功率降低之后，線路的老化速度減慢，電能損耗降低。對于工業(yè)企業(yè)來說，從長遠(yuǎn)的投資效益來看，改變電機的運行方式，是非常有效的節(jié)能措施。

3.3 使用變頻調(diào)速裝置

在排量基本不變的情況下，使用變頻器后，電機輸出功率明顯減少，能耗降低，三臺變頻器及附件總投資約19萬元，大約一年就可收回投資，因變頻器使用年限較長，投入產(chǎn)出比為1∶4.2，經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能效果十分

明顯。

根據(jù)有關(guān)的資料，現(xiàn)階段我國的風(fēng)機、水泵大約有25%～40%的能量是無謂地消耗掉了?？梢哉f，風(fēng)機、水泵系統(tǒng)的節(jié)能改造潛力巨大。

根據(jù)交流感應(yīng)電動機的特性原理，要進(jìn)行連續(xù)平滑的速度調(diào)節(jié)，目前最佳的方法就是采用變頻調(diào)速器。交流感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速n等于60′f÷P，從而可以看，在P固定不變的情況下，n的大小與f有關(guān)系（公式中P為電機定子的磁極對數(shù)，f為電源頻率Hz）。變頻器就是將標(biāo)準(zhǔn)的交流電轉(zhuǎn)換成頻率和電壓變化可調(diào)的交流電，供給電機，并對電機轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)的裝置。

通過使用變頻器對風(fēng)機、水泵進(jìn)行節(jié)能改造，可以有效避免由于采用擋板或閥門造成的電能浪費，并且還可以在很大程度上提高控制和調(diào)節(jié)精度。例如：某單位在中央空調(diào)系統(tǒng)中利用變頻器控制風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，合理調(diào)節(jié)風(fēng)機風(fēng)量，實現(xiàn)了恒溫控制，取得了非常好的節(jié)電效果。由于該系統(tǒng)設(shè)計裕量太大（調(diào)查統(tǒng)計，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計裕量多在20%～25%），實現(xiàn)變頻調(diào)速改造后，其節(jié)電率在80%以上。

4 結(jié)語

對于工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)來說，通過使用合理的電力拖動節(jié)能技術(shù)，可以在很大程度上實現(xiàn)電力能耗的降低。在本文的研究過程中，主要分析了電力拖動節(jié)能技術(shù)的幾種方法，并對其實際節(jié)能效益進(jìn)行了分析，希望可以對該領(lǐng)域的節(jié)能工程改造起到一定的幫助作用。

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作者簡介：解祖品，男，供職于山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司機械動力部，研究方向：設(shè)備管理。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）