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電機節能技術
作者:山东西子電機 发布日期:2019-07-16 18:20

  

  
  
  
  
  
  
  
動力系統節能技術
1、电机变频(frequency conversion)器节能
在交流異步電動機的諸多調速方法中,變頻調速的性能最好,調速範圍大,穩定(解釋:穩固安定;沒有變動)性好,運行效率高。采用通用變頻器對籠型異步電動機進行調速控制,由于使用方
便、可靠性高並且經濟效益顯著,所以逐步得到推廣。

變頻器用于電動機調速、負載功率變化的場合,如注塑機、各類泵(風機、空壓機等)、馬達拖動系統、橋式
起重機。一般開環控制的電動機由于不能感知外部負載的變化只能以恒功率的方式運行,存在能源浪費。而由變頻器拖動的電機,可實現閉環控制,由傳感器感知外
部負荷和速度的變化,然後交計算機處理,通過計算機控制變頻器來調節電動機的轉速和功率輸出,始終一最優化的方式來控制電動機的功率輸入,從而達到節能的
目的。變頻器的節電率一般可達到23%~40%,並延長電機壽命2~4倍以上。
這裏我們主要以注塑機類負載爲例,介紹一下變頻器節能。
注塑機油泵的特性分析與變頻節能原理:
油泵是注塑機工作的動力來源,利用變頻器對油泵進行控制,主要通過對其流量的控制而有效的節能,這是變頻器最廣泛的一種應用。
注塑機生産運行時,其液壓系統在各個工序階段要求的壓力、流量是不同的,但是油泵電機始終定速運行,其輸出流量始終不變,大量能量以壓力差的形式浪費在閥
門上。采用變頻調速控制技術後,節能器可根據注塑機當前的工作狀態,控制油泵電機的轉速來調節油泵的輸出流量(單位:立方米每秒),使油泵實際供油量與注塑機實際負載流量在任
何工作階段均能保持一致,保證電機在整個變化的負荷範圍內的能量消耗達到所需的最小程度,徹底消除了溢流現象,並確保電機平穩、精確地運行。高壓電機産生是由于電機功率與電壓和電流的乘積成正比,因此低壓電機功率增大到一定程度(如300KW/380V)電流受到導線的允許承受能力的限制就難以做大,或成本過高。需要通過提高電壓實現大功率輸出。采用變頻技術
改造後,節能效果十分顯著,一般可達25%~60%。
注塑机节能系统的核心技术为变频(frequency conversion)技术,具有如下技术特点:
⑴過載能力強。
⑵防護等級高,環境適應能力強,使用壽命長。
⑶采用流量和壓力雙信號控制,適用于各種複雜模件的生産。
⑷體積小,結構緊湊,安裝簡便。
⑸具有自動複位、掉電複位功能,保證生産(Produce)連續及生産效率。
⑹質量好,穩定性高。
注塑機采用變頻節能技術後,具有以下特點:
⑴、高節電率:采用先進的微電腦控制技術,使定量泵變爲節能型變量泵;注塑機液壓系統與整機運行所需功率匹配
無高壓節流溢流能量損失;節電率高達25%~60%;改善功率因數:改造前功率因數一般爲0.6~0.8,改造後可達0.96以上,故能顯著提高電網功率因數,降低(reduce)無功電流,從而降低線路損耗。對供電設備而言,則起到了增容的作用。
⑵、高可靠性
保留注塑機原有控制方式及油路不變;計算機監控,發現故障及時報警,具有過壓、過流、過載、過熱、欠壓及對地短路等多種保護,還可有效地保護油泵電機;采用市電
/節能運行控制(control)方式,以備故障時不影響生産(Produce)。
⑶、軟起動:減輕開鎖模震動,增加設備和模具的使用壽命;減輕噪音
改善工作環境;系統發熱明顯減少,油溫穩定,注塑機冷卻用水量可節省30%以上;延長密封組件的使用壽命,降低停機維修機會,節省大量維護費用。
⑷、操作簡易:與注塑機同步運行
無須任何調節。
定量泵注塑機和變頻節能器控制注塑機性能對照表
現場改造的幾點技術問題:
目前市場上各種注塑機變頻節能器種類繁多,技術含量和东方伊甸园質量參差不齊,因此在現場改造中出現了一些具體問題,有的是屬于采用變頻調速技術後的正常現象,而有的則是屬于东方伊甸园或應用中應該克服的缺點:
(1)電機聲音較市電時尖銳
節能器驅動注塑機油泵電機是采用變頻技術,由于變頻器輸出電壓是由無數脈沖組成,存在著高次諧波,故電機運行轉速不同時會發出不同響度且稍尖銳的聲音,這是正常現象,並可以通過調整變頻載波頻率(frequency)來降低尖嘯聲。
(2)電機溫度略高于市電運行時的溫度
由于輸出諧波的存在,諧波通過電機繞組也要産生一部分熱量,因此,電機在變頻節電運行時的溫度要稍高于市電運行時的溫度;同時,在中低速運轉階段,電機冷卻風扇轉速下降,散熱能力降低,溫升可能(maybe)上升
5~8℃左右。由于普通油泵电机(Pump Motor Power)绝缘等级均在B级或F级以上,故电机温升仍在允许的范围内,不会影响电机的使用和寿命。
(3)對注塑機的正常運行産生幹擾
變頻裝置産生的諧波對注塑機的一些控制回路會有一定幹擾,影響注塑機的正常動作,特別是一些制造工藝粗糙﹑諧波含量大的的變頻器用在工藝不穩定的注塑機表現的更明顯,這就需要我們在現場采取一些對策解決幹擾問題。幹擾源主要有下面兩個方面:

  (1)高次諧波通過導線産生的無線電幹擾
對這類幹擾可以通過在變頻裝置的輸入或輸出側加裝抑制無線電幹擾的設備加以解決,例如磁環或濾波器等;

  (2)輸入諧波通過電源耦合到其他用電設備形成幹擾
對這類幹擾可以在變頻裝置的輸入側加裝濾波器解決,或者安裝進線側交流電抗器也有一定效果;另外,同一電源下的其他設備最好能做到隔離供電。
(4)影響注塑生産(Produce)的效率
變頻節能器在控制油泵電機速度的過程中存在著一定的加減速時間,相比原來的電磁閥開通速度有一定的滯後,導致單位加工周期延長,生産效率受到一定影響,如果變頻節能器能夠采用流量和壓力兩路信號控制,同時根據情況修改部分注塑機參數,就能夠較好地解決這個問題。
注塑機變頻節能實際應用中出現的一些問題及相應的解決方案列表
2、電機相控器節能
在中國,有近10億台交流電機在使用之中。60%的工業電機消耗了約70%的電網電能,電機的耗能在電力工業中占主足輕重的地位。
電機在額定負載狀態下,其機電轉換效率可達95%,但當電機在輕載狀態下運行時,其機電轉換效率可低至20%。
美國國家電力研究所(EPRI)的研究表明:60%的交流電動機是在其設計額定負荷的55%或更低狀態下運行。在此狀態下,電機消耗的電能中有相當部分是以發熱、鐵損、噪音與振動等形式浪費掉。
造成輕載運行電機效率很低的主要原因是電機偏離最佳效率的額定功率運行,且無論電機負載怎麽變化,電機與電網之間的電壓和頻率不可調節的硬性供電方式所致。
在電機與電網之間加上一能量管理控制(control)器,通過實時檢測電機運行的電壓和電流及其相位角的大小,判斷電機所處運行負荷和效率狀態;當電機在低效率輕載狀態下
運行時,通過優化運算決策實時調節加于電機的電壓和電流的大小,以調整對電機的功率的輸入,保證電機的輸出轉矩與負荷需求精確匹配,實現“所供即所需”的
柔性化能量管理模式,(達到軟啓動和節能效果。)不僅可以節省部分勵磁損耗和負載損耗,提高功率因數,改善電機運行狀態和電網運行品質,而且具有軟啓動功
能,是一種不同于變頻器的電機節能东方伊甸园。
這種電機的輸入功率和電壓能自動跟隨電機負載的動態變化的模式,是一種柔性化電力能量管理新模式,也就是相控技術設計理念的精髓。
應用對象:
適用于經常處于輕載或變負載運行且不需要調速的交流電機軟啓動及節電控制,如沖壓機、電動衣車、啤機、皮帶傳送機、空氣壓縮機等。
由于沖壓機的電機選型是參照沖壓時的最大負荷來設計的,並留有一定的富余空間,而沖床其加工過程具有周期性,向上提升沖頭時需要能量,處于電動過程;而向
下沖壓工件時是勢能轉化爲動能的階段,是處于能量釋放過程。實際運行狀況決定了沖床長時間輕載和空載的低效率運行狀態。
啤機、衣車用離合器控制帶動機器工作,當機器停止加工時離合器跟電機分離,電機空轉,待工人把工料准備就緒以後踩動離合器使其電機連動的飛輪咬合帶動機器運轉。工人備料的時間占整個生産周期很長的一部分,而這部分時間裏,電機一直處于空轉狀態,造成機器的低效率運行。
對于這類間歇性(沖擊)負載,可采用在電機安裝相位控制節電器,通過相位控制器實時監測電機負荷的變化情況,應用最優化原理,動態調整電機的運行電壓和電流,使其與負載匹配,從而有效提高電機在低負荷下的用電效率(efficiency),達到節能的目的。
適用場所:
負載變化較大且不允許速度變化的設備。
與傳統變頻控制(control)器相比,相控控制器不影響電機的速度,轉矩的動態響應,因而具有下列特點:
*不改變電機速度,避免了采用變頻器調低速度而導致生産效率下降的弊端;
*不需要整流和逆變,可大大降低高次諧波對電網的汙染,減少電機的諧波損耗與噪音;
*不需要改變電機原有控制(control)線路,安裝接線簡單,且能自動跟蹤最佳節能狀態;
*成本更低,运行更可靠。高壓電機产生是由于电机功率与电压和电流的乘积成正比,因此低压电机功率增大到一定程度(如300KW/380V)电流受到导线的允许承受能力的限制就难以做大,或成本过高。需要通过提高电压实现大功率输出。
功能特性:
適用各種處于輕負載運行交流電機,綜合節能電率達15%~40%,並大幅度降低無功損耗。


动:有效降低电机啓动时的冲击电流(Electron flow);
改善運行:可有效降低電機運行噪音、振動和發熱、減少電機維護量,延長電機使用壽命的2~4倍。
優化特性:不改變電機運行特性和轉矩特性,不改變電機轉速;一旦設定,自動跟隨控制,不需人爲調節。
安裝方便:不改變電機原有控制線路,直接串接于電機供電輸入端。
使用環境:全靜態固體部件,箱體(BOX)整機密封、防雨、防塵、靜態散熱。
3、電網三相布控節電器節能
節電器主要用于220V~380V供電系統中,是一種系統的節電保護器,適用于電壓、電流波動較大的場合,節電率可達到15%左右,並能取到保護電路的作
用。它根据三相系统因开关动作、电机啓动、电子电路开关电源、雷击等引起的顺变、浪涌引起的谐波,采用国际上最先进的技术去平衡、抑制和吸收危害系统耗费
電能的有害因素。從而達到保護電路,又節省電能的雙重功效。節電器一般通過分級布控,才能達到最佳效果,主控制極一般安裝在電路總表的輸出端,分控制級一
般安裝于各車間或各樓層分閘或電表的輸出端,未級(用電極)一般安裝于大型負載處。
  
  

  
  

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