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              熱電廠電機節能降耗的途徑

              時間:2017年03月20日 信息來源:本站原創 點擊:

                隨著電氣化和自動化程度的不斷提高,對電動機的整體運行要求也越來越嚴格,尤其是在對電動機各種性能的選擇上更是精細,它可以根據現場實際要求來選擇不同種類、不同規格、不同型號的電動機來滿足要求。而在眾多的電動機產品當中,三相異步電動機有著廣泛的應用空間,它將作為電動機的代表有著越來越重要的地位。筆者認為,異步電機的節能降耗主要涉及合理選擇運行工況和如何進行節能降耗等應用問題,本文從七個方面來分析一下目前企業在電機節能方面所面臨的一些問題,并從中摸索如何指導我廠熱電項目經濟運行的思路。

                1 采用高效電動機

                1.1 必要性

                國家發展和改革委員會在2006年至2020年的《節能中長期專項規劃》中將電機系統節能工程列為十大節能重點工程之一。規劃指出,目前我國各類電動機總容量 4.2億千瓦,用電量約占全國用電量的60%、“十一五”期間要重點推廣高效節能電動機等產品,使運行效率提高2個百分點,年節電200億kWh。因此,開發我國的高效電動機是提高能源利用率的重要措施,符合我國經濟發展的需要。大多數的發達國家包括美國、英國、德國、日本等,正在強有力地推動高效電動機的應用,正如他們所確信的那樣,這樣做能夠節約能源、保護環境。在其他一些國家里,如加拿大、墨西哥、巴西、澳大利亞、新西蘭、印度等,也已經開始推廣高效電動機。

                1.2 高效電機的特點及現狀

                根據相關研究部門統計數據可知,高效電動機較普通電機平均損耗減少30%,轉矩平均高30%,體積平均縮小15%,重量平均減輕12%,高效電動機效率曲線較平坦,負載率大于40%以上時,效率變化很小。按照美國“全國電氣設備制造商協會標準”(NEMA標準)規定,高效電動機要比標準電動機效率提高2%~6%,損耗下降20%~30%。美國通過1997年10月頒布的EPAct能源法案開始使“NEMA標準”作為最低能效標準。此外,美國還出現了超高效電動機NEMA Premium,效率高于“NEMA標準”電動機0.8~4%?!皻W洲電動機和電力電子制造協會—— 歐盟能源組織協議”對每一個規格的電動機規定了高低兩檔效率指標。產品的效率值低于低指標的稱為eff3電動機,介于低指標和高指標之間的稱為eff2電動機(較高效率電機),高于高指標的稱為eff1電動機(高效率電動機)。中國國家標準電動機的效率規定了三個指標,即:等級1、2、3。等級3為能效限定值,相當于歐洲eff2標準,等級2為節能評價值,相當于歐洲eff1標準。等級1是在等級2的基礎上電動機損耗降低15%左右,效率最高。凡是達到節能價值的電動機可稱為高效電動機。

                1.3 國產高效電機的選用

                高效電動機YX、Y2-E兩個系列與普通Y系列電動機相比,雖然制造的耗銅量、耗鋁量、鐵心的硅鋼片消耗量增多,費用有所增加,但效率高出0.58%~1.7%。YX系列電動機是Y系列電動機的派生產品,其總損耗平均較Y系列下降20%~30%,效率提高約3%。該系列電動機起動轉矩大、噪聲小、振動小、溫升低、壽命長,但價格比Y系列電動機約高30%。對年運行時間大于3000 h、負載率大于50%的情況,應選用YX系列高效電動機。高壓異步電動機按照國家標準GB12497-1990《三相異步電動機經濟運行》的要求,單臺容量200 kW以下的選用低壓電動機;容量200~355 kW之間的應進行技術經濟分析后選用高壓電動機或低壓電動機;容量大于355kW的選用高壓電動機。

                2 合理選擇電動機功率和電壓等級

               ?。?)避免長時間空載運行,空載運行時,基波功率因數只有0.2~0.3,但吸取的無功功率約為滿載的65%左右。

               ?。?)平均負載率β應大于50%,70%≤β≤100%為最佳負載率。

               ?。?)合理地選擇電動機的電壓等級:供電線路短:電網容量允許,負載小于300 kW的一般選用低壓電動機;供電線路長,電網容量有限,負載大于500 kW的一般選用高壓電動機。

               ?。?)電壓變化對異步電機性能的影響根據現場運行經驗可總結如下(見表1)。

                三相感應電機運行經濟性取決于輸出功率與運行電壓的合理配合。輸出功率越小,經濟運行電壓越低。對于輕載運行的電機,適當降低運行電壓可提高電機效率和改善功率因數。

               ?。?)當電動機負載率經常在40%以下,應選擇定子繞組接線Δ/Y的自動切換。以100kW異步電動機為例,設每天有10 h負載率在40%以下,設負載率低于40%時平均負載率為30%,電動機繞組為Δ接法,電動機平均效率為85%左右,功率因數為0.65左右。若在負載率低于40%時,將電動機繞組切換為Y接法,則平均負載率提高到90%,電動機平均效率提高到93%左右,功率因數提高到0.85左右。由于電動機效率的提高,每天節電100×0.3×(0.93-0.85)×10=24 kWh。

                3 電動機調速節電

                三相異步電動機機構簡單,成本低,運行維護方便,因此它使用廣泛,遍及各行各業的各個角落,在生產、生活過程中發揮著極其重要的作用。因此,選用經濟、合理、高可靠性、高效的調速手段就能實現電動機正常運轉。三相異步電動機可采用多種方式來實現調速。根據電機調速經典公式可知,調速方式大致可通過改變磁場極對數p,轉差率S,電源頻率f 都可以改變電動機的轉速n。因此,其調速方法有變極調速,變轉差率調速及變頻調速三種。


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