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    工廠機(jī)電設(shè)備節(jié)能改造技術(shù)及應(yīng)用探討

    2018-07-26 10:40:56張?zhí)煊?/span>
    科技資訊 2018年6期
    關(guān)鍵詞:變頻技術(shù)節(jié)能改造機(jī)電設(shè)備

    張?zhí)煊?/p>

    摘 要:當(dāng)前大多數(shù)工廠用電設(shè)備主要是電動(dòng)機(jī),而且工廠內(nèi)主要負(fù)荷電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于整體負(fù)荷率較低的狀態(tài),能源浪費(fèi)相當(dāng)嚴(yán)重,只有少部分風(fēng)機(jī)利用變頻節(jié)能外,其余負(fù)載工作周期均無(wú)法改變?;诖宋恼聦?duì)工廠機(jī)電設(shè)備節(jié)能改造技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討,包括選用節(jié)能設(shè)備、對(duì)配供電系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造、加強(qiáng)電力計(jì)量的精細(xì)化管理,利用“削峰填谷”平衡設(shè)備負(fù)荷,節(jié)約用電成本等方面,為工廠機(jī)電設(shè)備節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

    關(guān)鍵詞:機(jī)電設(shè)備 節(jié)能改造 變頻技術(shù) 應(yīng)用

    中圖分類號(hào):TM921 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2018)02(c)-0051-02

    1 節(jié)能改造技術(shù)

    節(jié)能改造技術(shù)即利用半導(dǎo)體元件及其通電作用調(diào)整和改變機(jī)電設(shè)備電源電流工作頻率,以實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備能耗降低的目的,所以節(jié)能改造技術(shù)也稱為變頻節(jié)能技術(shù),其中由電源板、電極電容和控制面板、鍵盤等組成的變頻器是變頻節(jié)能改造技術(shù)的核心,通過(guò)運(yùn)用微電子技術(shù)和變頻技術(shù),改變電動(dòng)機(jī)電源做功頻率,從而加強(qiáng)對(duì)電動(dòng)機(jī)能耗的控制。電動(dòng)機(jī)安裝變頻器后能夠在流量、風(fēng)速等輸出條件的約束下實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)能源消耗的有效降低。相反,未安裝變頻器的電動(dòng)機(jī)因無(wú)法進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)而始終處于額定工作狀態(tài),既無(wú)法滿足不同工況對(duì)電動(dòng)機(jī)功率和效率的要求,又引起極大的效能損耗和能源浪費(fèi)。變頻節(jié)能改造技術(shù)的應(yīng)用能根據(jù)工況有效調(diào)整電動(dòng)機(jī)負(fù)載和輸出頻率,有效達(dá)到節(jié)能降耗的目的。例如在工廠生產(chǎn)中采用合適的變頻器替換閥控制,提升電動(dòng)機(jī)設(shè)備的輸出功率,有效降低損失的電力馬達(dá)輸出功率,節(jié)能降耗;安裝逆變器進(jìn)行發(fā)電機(jī)的自動(dòng)化調(diào)整,同時(shí)可以有效降低能源消耗。

    (1)

    式中:n為電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速(r/min);f為交流電源頻率(Hz);p為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁極對(duì)數(shù);k為滑差系數(shù)。

    變頻技術(shù)是當(dāng)前工廠機(jī)電設(shè)備節(jié)能改造中不產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)差損耗的有效的變速技術(shù),通過(guò)式(1)可知,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與電源頻率正向變動(dòng),在電動(dòng)機(jī)電源頻率f及磁極對(duì)數(shù)p變動(dòng)時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就會(huì)改變,通過(guò)控制和改變交流電頻率便可進(jìn)行工廠機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化控制,確保機(jī)電設(shè)備使用過(guò)程中無(wú)極調(diào)速或軟啟動(dòng)的實(shí)現(xiàn),提高生產(chǎn)效能[1]。傳統(tǒng)的工廠機(jī)電設(shè)備運(yùn)行模式下,交流電源頻率不可變,但應(yīng)用變頻技術(shù)后可以通過(guò)濾波、整流、逆變等作用改變和調(diào)整交流電源頻率,進(jìn)行機(jī)電設(shè)備電動(dòng)機(jī)的調(diào)速和調(diào)壓,以提升機(jī)電設(shè)備運(yùn)行效能和工作效率。

    交-交變頻器主要借助電力半導(dǎo)體元件的通斷作用實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備工頻電源電能控制裝置電流頻率的轉(zhuǎn)換,交-直-交變頻器主要利用整流器將交流電轉(zhuǎn)變成直流電,并借助直流中間電流進(jìn)行整流電流輸出功率的濾波平緩處理,經(jīng)由濾變器將直流電轉(zhuǎn)換為頻率和電壓都調(diào)整可變的交流電,以提高工廠機(jī)電設(shè)備的節(jié)能降耗效果。

    2 工廠機(jī)電設(shè)備節(jié)能改造技術(shù)的應(yīng)用

    2.1 節(jié)能設(shè)備的應(yīng)用

    (1)節(jié)能型照明設(shè)備。

    照明設(shè)備是工廠常見(jiàn)的機(jī)電設(shè)備,與其他機(jī)電設(shè)備相比耗電量較小,但使用數(shù)量多而頻繁,所以節(jié)能照明設(shè)備的使用對(duì)工廠機(jī)電設(shè)備節(jié)能改造意義重大且效果顯著。常用的節(jié)能型照明設(shè)備包括節(jié)能燈、熒光燈和LED燈等,節(jié)能燈有較強(qiáng)的穿透力,熒光燈有較高的發(fā)光效果,LED燈電能損耗低,三種節(jié)能照明設(shè)備在工廠節(jié)能方面均應(yīng)用廣泛。

    (2)節(jié)能型電動(dòng)機(jī)設(shè)備。

    電動(dòng)機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中隨處可見(jiàn),包括機(jī)床、排風(fēng)扇等在內(nèi)的許多機(jī)電設(shè)備都需要電動(dòng)機(jī)供給動(dòng)力,所以節(jié)能型電動(dòng)機(jī)的普遍應(yīng)用有助于降低生產(chǎn)能耗。YEⅢ型電動(dòng)機(jī)的磁芯為高導(dǎo)磁低損耗的冷軋硅鋼片,工作效率高且電能消耗低,維修過(guò)程簡(jiǎn)便。

    (3)節(jié)能型變壓器。

    工廠生產(chǎn)過(guò)程中,不同機(jī)電設(shè)備有不同等級(jí)的額定工作電壓,所以電壓升降難題普遍存在,這就需要用到變壓器進(jìn)行電壓升降的調(diào)整與控制。變壓器是影響電力成本的重要元件,根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料,我國(guó)電力消耗量中電流消耗約占10%,變壓器具有阻抗匹配和電壓升降等多種功能,如果型號(hào)容量功能選擇錯(cuò)誤則會(huì)加重電能損耗,所以必須根據(jù)實(shí)際情況在滿足負(fù)荷指標(biāo)的情況下,選擇容量相對(duì)小的變壓器設(shè)備,以防止不必要的電能損耗。同時(shí)可以配套性地選擇單相自補(bǔ)償變壓器和三相四線變壓器以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)負(fù)荷的平衡[2],有效降低電流波動(dòng)可能引發(fā)的電能額外損失。

    (4)應(yīng)用低阻電纜。

    電纜電阻在提高電力傳輸質(zhì)量和降低傳輸能耗方面起重要作用,作為各種用電設(shè)備之間電力傳輸?shù)幕就ǖ?,電纜電阻的大小與機(jī)電設(shè)備電力傳輸速度之間呈反向關(guān)系,即電纜電阻越大則電力傳輸速率越慢,單位時(shí)間內(nèi)所消耗的電能也越多。為此工廠機(jī)電設(shè)備節(jié)能改造中必須選擇電阻較小的電纜并適當(dāng)增大電纜導(dǎo)線截面以降低熱輻射和電能的無(wú)謂損耗。

    2.2 工廠配供電系統(tǒng)的節(jié)能改造

    在工廠電力系統(tǒng)和分配系統(tǒng)中應(yīng)用節(jié)能改造技術(shù)進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)可以確保工廠機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常、穩(wěn)定工作性能,確保產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

    (1)合理確定供電電壓。

    供電電壓的合理選取可以確保合理用電的實(shí)現(xiàn),也是對(duì)機(jī)電設(shè)備電容、供電距離、電網(wǎng)安全等綜合考慮的結(jié)果,當(dāng)用電設(shè)備平均電壓為6kV且設(shè)備電容較大時(shí),如果技術(shù)上可行且經(jīng)濟(jì)上合理,則可以考慮選擇該級(jí)別電源電壓以降低用電設(shè)備電耗。

    (2)擴(kuò)大使用無(wú)功補(bǔ)償裝置。

    電氣功率因數(shù)是進(jìn)行工廠設(shè)備用電估計(jì)的重要指標(biāo),功率因數(shù)的提高意味著電氣設(shè)備用電效率的提升,無(wú)功補(bǔ)償裝置的安裝使用有利于提高用電設(shè)備的無(wú)功補(bǔ)償,滿足工廠機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程對(duì)無(wú)功功率的需求,充分利用發(fā)電設(shè)備容量和變壓器設(shè)備,并提高設(shè)備電能使用效率,降低電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償負(fù)荷,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行,這都意味著機(jī)電設(shè)備電能消耗量的減少。

    2.3 進(jìn)行電力計(jì)量的精細(xì)化管理

    精細(xì)化管理的概念自提出以來(lái)其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣,對(duì)工廠機(jī)電設(shè)備進(jìn)行電力計(jì)量的精細(xì)化管理旨在加強(qiáng)對(duì)機(jī)電設(shè)備和電能計(jì)量裝置運(yùn)行的動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)與定期追蹤調(diào)查,以便獲取機(jī)電設(shè)備電力計(jì)量裝置質(zhì)量等方面的數(shù)據(jù)資料,加強(qiáng)節(jié)能改造技術(shù)管理。精細(xì)化管理理念的 應(yīng)用可以有效規(guī)避企業(yè)機(jī)電設(shè)備電力計(jì)量方面的隱患,提高電力計(jì)量裝置的準(zhǔn)確度與運(yùn)營(yíng)效率,并以此為契機(jī)制訂和實(shí)施工廠機(jī)電設(shè)備電力計(jì)量精細(xì)化管理的長(zhǎng)效機(jī)制。

    2.4 通過(guò)“削峰填谷”平衡設(shè)備負(fù)荷,節(jié)約用電成本

    工廠生產(chǎn)過(guò)程具有明顯的時(shí)段性,即白天生產(chǎn)任務(wù)重、用電量大,而夜間電力消耗小,所以其電能的使用表現(xiàn)出明顯的高峰和低谷交替的“峰谷效應(yīng)”,這種峰谷變化對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行存在不利影響,可以考慮將高峰期電力部分或全部轉(zhuǎn)移至低谷時(shí)段,以實(shí)現(xiàn)不同時(shí)期電力耗用量的平衡,同時(shí)峰谷時(shí)期電價(jià)不同,可以利用峰谷效應(yīng)降低電力成本,從而降低用電成本,促使節(jié)能改造目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

    3 結(jié)語(yǔ)

    工廠機(jī)電設(shè)備節(jié)能改造技術(shù)的推廣應(yīng)用可以提高工廠生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本,實(shí)現(xiàn)有效的節(jié)能降耗和資源的集約化利用,增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,并確保工廠生產(chǎn)的安全性。工廠生產(chǎn)往往存在許多安全隱患,既影響正常的生產(chǎn)進(jìn)度,又威脅生產(chǎn)人員人身安全,為此必須引進(jìn)節(jié)能降耗新技術(shù),以不斷提高工廠生產(chǎn)的安全性和生產(chǎn)效率。

    參考文獻(xiàn)

    [1] 王鳳.變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備節(jié)能改造中的應(yīng)用探究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2017(23):97-98.

    [2] 郭成鑫.工廠機(jī)電設(shè)備節(jié)能改造技術(shù)的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016(4):88.

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