浅析电机变频节能技术与应用

李福永

摘 要：随着工业的发展，电机的应用越来越多。我国电机耗电占工业耗能的60%～70%，而发达国家只占工业耗能45%左右。因此电机节能成为工业节能中最为关键的项目，在国家指定的十大重点节能工程中，电机系统节能工程是其中重要的一项。对冶金行业而言，随着产量和产品种类的增加，用电负荷不断攀升。电费开支通常为企业的第三项或第四项最大的成本支出，降低电力消耗，减少电费支出，进而降低成本增强企业竞争力。

关键词：电机变频节能原理；调研分析；节能计算

引言：

电机变频节能主要应用在风机、水泵等平滑负载，以中、低压变频器作为媒介和手段，不仅可有效解决新型电机在设计过程中考虑安全系数产生的电机容量冗余问题，而且还可以解决负载输出负荷变化时采用机械控制方式造成的能源浪费，在精确控制、电机保护、设备启动、投资收益、延长电机使用寿命、降低设备维护成本、提高系统效率等方面都具有巨大优势。

本钢北营公司经过多年的理论考证和现场调研，发现有大量电机有变频节能的潜力，通过前期在炼铁烧结除尘风机、常压水泵、炼钢辅原料除尘风机、脱硫风机、轧钢浊环水泵、发电锅炉引风机、增压水泵、焦化脫酚风机等19台中、低压电机的成功应用，节能效果显著，平均节电率达到了45%以上，为公司节能降耗做出了一定贡献。

1.风机、水泵电机变频节能的原理

2.调研分析（以炼钢转炉一次除尘风机为例）

2.1 转炉一次除尘风机运行工况

目前炼钢厂二区共4台同型号的转炉一次除尘风机，风机名称为0#-3#除尘风机，1#、2#、3#风机分别对应1#、2#、3#转炉风道，0#为1#、2#、3#风机的备用风机，可通过调整阀门的开闭使其分别替代1#、2#或3#风机供风。4台风机由4台10kV电机驱动，电机参数一致，均为轴瓦油膜电机，通过液力耦合器调节转速，液耦与电机间布有油管实现电机润滑。风机入口阀门开度约80%，无出口阀门，设备年运行330天以上，每天电机日耗电量约3.5万kWh。调研时1#风机检修停机，0#、2#、3#风机以40分钟为周期工频运行，其中30分钟运行在高速档，转速约1350rpm，运行电流120A，此时风机入口压力在-17kpa和-19kpa之间，出口压力约3.0kpa；10分钟运行在低速档，转速约300rpm，运行电流40A，风机入口压力在-1kpa和-2kpa之间，出口压力约0.5kpa，高、低速档的切换过程约4分钟。当选择手动模式时，操作人员根据调度通知，选择高速或低速档位，PLC输出相应4mA-20mA信号至液力耦合器；当选择自动模式时，液力耦合器根据转炉出钢信号自动调节液耦转速。目前1#风机可实现自动调速，其余3台风机均手动调速。

2.2 节能分析

3.结论

1）通过调研分析，电机变频节能适用于负荷变化大、存在“大马拉小车”的风机、水泵等平滑负载。

2）电机变频节能改造控制技术先进而且可靠，是实现节能减排的有效途径；是企业利用现有装备内部挖潜的较好手段，而且投资少、改造量和影响都较小。

参考文献：

[1] 流体力学泵与风机，中国建筑工业出版社

[2] 通用变频器应用技术，福建科学技术出版社