摘要：本文針對(duì)近年來(lái)在電動(dòng)機(jī)節(jié)電領(lǐng)域廣泛使用的電動(dòng)機(jī)節(jié)電器和變頻器進(jìn)行了節(jié)電原理對(duì)比分析，提出了2000t大型液壓機(jī)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用研究的必要性，通過(guò)可行的試驗(yàn)方案采集數(shù)據(jù)，對(duì)電動(dòng)機(jī)節(jié)電器和變頻器在2000t大型液壓機(jī)中的節(jié)能應(yīng)用進(jìn)行了技術(shù)分析和對(duì)比研究，最后得出變頻器節(jié)能方案綜合性價(jià)比最優(yōu)的結(jié)論。
關(guān)鍵詞：2000t大型液壓機(jī)   節(jié)能技術(shù)研究   節(jié)電器   變頻器

The Power Saving Technology Investigation of
the 2000t Large-scale Hydraulic Pressure Machine
Duan Su-zhen
Abstract:This text aim at the motor saving power device and frequency converter to contrast analyse the saving power principle which they used extensively in the domain of the motor saving power in recent years,and brings up the necessity which the power saving technology investigation applied in the 2000t large-scale hydraulic pressure machine,pass the viable project to collect the data,perform technology analysis and contrast investigation which the motor power saving device and frequency converter applied in the 2000t large-scale hydraulic pressure machine, finally,educe conclusion is that the compositive capability price ratio of the frequency converter is the best.
Keywords: 2000t large-scale hydraulic pressure machine  power saving technology investigation   power saving device  frequency converter
[中圖分類號(hào)] TM921  [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B

1. 前言
      隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)多年來(lái)的持續(xù)高速增長(zhǎng)，能源利用率低的問(wèn)題也日益凸顯，國(guó)務(wù)院提出了“建設(shè)節(jié)約型社會(huì)”的號(hào)召，轉(zhuǎn)變國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)方式，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整是限制高能耗、低附加值的產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展，引導(dǎo)投資重點(diǎn)發(fā)展低能耗、高附加值的產(chǎn)業(yè)集群，提高單位GDP的能耗效率，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，從而整體提高中國(guó)產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。
      我公司的2000t大型液壓機(jī)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)總?cè)萘窟_(dá)225KW，長(zhǎng)期工作在25%左右的低負(fù)載持續(xù)率狀況，電能大量浪費(fèi)。當(dāng)前，在大型液壓機(jī)上應(yīng)用的節(jié)能技術(shù)尚處于探索階段，沒(méi)有成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)可供參考，因此，有必要進(jìn)行適用節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用研究。目前，市場(chǎng)上廣泛用于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)節(jié)電的成熟技術(shù)有：電動(dòng)機(jī)節(jié)電器和變頻器。下面就兩種節(jié)電技術(shù)的工作原理做以介紹。

1.1 電動(dòng)機(jī)節(jié)電器節(jié)電原理
    電動(dòng)機(jī)是工礦企業(yè)生產(chǎn)中使用量及耗電量最多的一種電氣設(shè)備。在電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中，往往以最高負(fù)載量加上裕量來(lái)設(shè)計(jì)參數(shù)及選型，而在實(shí)際的運(yùn)行中，大部分的電動(dòng)機(jī)不是滿載運(yùn)行，而是工作于滿電壓、滿速度而載荷較小的狀態(tài)；對(duì)于負(fù)載波動(dòng)頻繁的電機(jī)，在滿載運(yùn)行的同時(shí)，也會(huì)有很大比例的空載運(yùn)行時(shí)間。
    負(fù)載的變化會(huì)隨著實(shí)際需求變化，因此，大多數(shù)情況存在大功率電機(jī)拖動(dòng)小負(fù)載的情況（即常說(shuō)的“大馬拉小車”）。由電機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行特性可以知道，電動(dòng)機(jī)在滿載運(yùn)行時(shí)效率最高,功率因數(shù)COSΦ最佳；輕載運(yùn)行效率降低、COSΦ也降低，空載時(shí)COSΦ甚至降到0.3以下，所以在輕載運(yùn)行時(shí)電機(jī)的電能浪費(fèi)較大。這是因?yàn)楫?dāng)電機(jī)從滿載變化到輕載、空載時(shí)，定子電流有功分量減小，而勵(lì)磁的無(wú)功電流基本不變（所以COSΦ降低）；由于勵(lì)磁無(wú)功電流基本不變，則空載損耗中占主要成份的定子鐵損耗，一點(diǎn)沒(méi)有減少，所以效率很低。
    由于電動(dòng)機(jī)輕載、空載時(shí)定子電流較小，可以忽略定子繞組的漏阻抗壓降，所以當(dāng)其它條件不變時(shí)，這時(shí)降低定子電壓，則電動(dòng)機(jī)的定子磁通比例下降,也即勵(lì)磁無(wú)功電流也成比例下降，這樣定子電流中的無(wú)功分量減少了，COSΦ就提高了，適當(dāng)控制可以接近最佳值。另外，其它條件不變時(shí)，定子鐵耗：PFel= PFeIN ×(U1/ UIN)2。其中：PFel—定子鐵耗；PFeIN —定子額定鐵耗；UIN —定子額定端電壓。可以看出，隨著U1下降，PFel以平方比例迅速下降，這樣輕載、空載時(shí)占主要損耗的鐵耗大量減少，使電機(jī)的運(yùn)行效率大大提高，這就是電機(jī)節(jié)電器輕載降壓節(jié)電的道理。
      電動(dòng)機(jī)節(jié)電器是通過(guò)不斷地檢測(cè)電機(jī)的工作狀態(tài)，從而改變電機(jī)的輸入電壓。當(dāng)節(jié)電器檢測(cè)到電機(jī)在輕載或負(fù)載不斷變化時(shí)，通過(guò)調(diào)整電機(jī)的輸入電壓，使電機(jī)的輸出功率與實(shí)時(shí)負(fù)載匹配，從而降低電機(jī)的銅損和鐵損、改善電機(jī)的起動(dòng)和停機(jī)性能，達(dá)到節(jié)電效果。它的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低且不會(huì)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，但節(jié)能空間較小。

1．2 變頻器節(jié)電原理
      眾所周知，變頻器節(jié)電是通過(guò)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)降低液壓泵的輸出功率，使液壓泵的輸出功率與實(shí)時(shí)負(fù)載匹配，降低電機(jī)的銅損和鐵損、提高電機(jī)的功率因數(shù)、改善電機(jī)的起動(dòng)和停機(jī)性能，并且可以減少液壓泵損耗，從而達(dá)到節(jié)電效果。它的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)電效果較好，同時(shí)降低了噪音和延長(zhǎng)了液壓泵的壽命，缺點(diǎn)是投資大且對(duì)液壓機(jī)的工作狀態(tài)有影響。

2. 試驗(yàn)方案和試驗(yàn)?zāi)康?/strong>
2.1試驗(yàn)方案
      我們采用以下方案進(jìn)行該項(xiàng)目的研究。2000t液壓機(jī)有3臺(tái)75KW的液壓泵電機(jī)，如圖1所示，我們?cè)谄渲械?#電機(jī)接入變頻器，2#電機(jī)接入節(jié)電器，3#電機(jī)仍為原控制線路，然后采用3臺(tái)數(shù)字多功能電力儀表（ACR220E）分別對(duì)3臺(tái)電機(jī)的電能使用情況進(jìn)行全天在線計(jì)量和測(cè)試，取得實(shí)際的節(jié)電數(shù)據(jù)，再對(duì)兩種節(jié)電技術(shù)進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和評(píng)價(jià)。

2.2試驗(yàn)?zāi)康?br /> 本次節(jié)能技術(shù)研究試驗(yàn)?zāi)康娜缦拢?br /> （1）感應(yīng)電機(jī)智能節(jié)電器與變頻器在液壓機(jī)應(yīng)用中的節(jié)電率對(duì)比研究；
（2）節(jié)電器與變頻器在液壓機(jī)應(yīng)用中對(duì)整機(jī)系統(tǒng)性能影響的對(duì)比研究；
（3）節(jié)電器與變頻器在液壓機(jī)應(yīng)用中綜合性價(jià)比的對(duì)比研究。

3.試驗(yàn)結(jié)果
       2000t大型液壓機(jī)節(jié)能試驗(yàn)電氣控制柜于2006年7月3日調(diào)試完畢正式投入運(yùn)行，經(jīng)過(guò)1月的運(yùn)行試驗(yàn)測(cè)試，于2006年8月3日，通過(guò)安裝的在線測(cè)試電力儀表（ACR220E）取得以下試驗(yàn)數(shù)據(jù)（待機(jī)節(jié)電模式）。