2 000 t 大型液壓機節能技術(shù)研究

3 試驗結果

2 000 t 大型液壓機節能試驗電氣控制柜于2006 年7 月3 日調試完畢正式投入運行，經(jīng)過(guò)1月的運行試驗測試，于2006 年8 月3 日，通過(guò)安裝的在線(xiàn)測試電力儀表(ACR220E)取得以下試驗數據(待機節電模式)，如表1 所列。

在試驗中，我們還對2 000 t液壓機的液壓泵

的機械特性進(jìn)行了測試。驅動(dòng)1#液壓泵的變頻器設定為無(wú)速度傳感器矢量控制模式，液壓泵正常工作時(shí)運行在50 Hz，空載待機時(shí)變頻器的輸出電流為40.6 A;待機節電模式時(shí)工作在5 Hz，變頻器的輸出電流為37.2 A。變頻器的無(wú)速度傳感器矢量控制模式時(shí)，電動(dòng)機工作在恒磁通方式，因此其輸出轉矩與輸出電流成正比。由此可以得出：

2 000 t液壓機的液壓泵基本屬于恒轉矩負載。

4 試驗結果分析

4.1 智能節電器與變頻器的節電率對比

通過(guò)1 月的運行試驗測試，由表1測試數據可以得出以下結論。

1)整機采用節電器后每年可以節電本機節約有功電能為3伊12(3 臺12 月)伊(1 714原1 655)=2 124 kW·h，節約的線(xiàn)路有功損耗為0.072伊16伊23伊12=318 kW·h(0.072是電控柜到中心配電室的供電線(xiàn)路阻抗上產(chǎn)生的有功損耗節電量，按一年12個(gè)月，每月工作23天，每天工作16小時(shí)計算);節約的有功電能共計為2 442 kW·h。無(wú)功電能為3伊12伊(6746原5114)=58 752 kvar·h，節電器的有功節電率為4.0%;無(wú)功節電率為24.2%。

2)整機采用變頻器后每年可以節電節約有功電能為3伊12伊(1 714原1 029)=24 660 kW·h，節約的線(xiàn)路有功損耗為0.353伊16伊23伊12=1 725 kW·h;

節約的有功電能共計為26 385 kW·h。無(wú)功電度為3伊12伊(6746原179)=236 412 kvar·h，變頻器的有功節電率為42.8%，無(wú)功節電率為97.3%。

有功節電的意義在于可以直接節約電費開(kāi)支，降低生產(chǎn)成本;無(wú)功節電的意義在于降低供電母線(xiàn)的線(xiàn)路損耗，降低車(chē)間配電變壓器的二次電流，節約的無(wú)功電流可以出讓給電網(wǎng)中新安裝的設備，從而化解了新增設備后的車(chē)間配電變壓器增容問(wèn)題。同時(shí)，無(wú)功電流的減少可以降低電力變壓器的運行溫升，從而延長(cháng)電力變壓器的使用壽命。由以上節電數據可以看出，不論是節電器方案，還是變頻器方案，節約的無(wú)功遠比有功大的多，無(wú)功節電給車(chē)間電網(wǎng)帶來(lái)的間接收益也是十分明顯的。

4.2 節電器與變頻器對整機系統性能影響的對比智能節電器是通過(guò)不斷地檢測電機的工作狀態(tài)，從而改變電機的輸入電壓。當節電器檢測到電機在輕載或負載不斷變化時(shí)，通過(guò)調整電機的輸入電壓，使電機的輸出功率與實(shí)時(shí)負載匹配，從而降低電機的銅損和鐵損，改善電機的起動(dòng)和停機性能，達到節電效果。它的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低且不會(huì )改變電機的轉速，但節能空間較小。

變頻器節電是通過(guò)降低電機轉速來(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)負載匹配，降低電機的銅損和鐵損，提高電機的功率因數，改善電機的起動(dòng)和停機性能，并且可以減少泵損耗，從而達到節電，降低噪音和延長(cháng)液壓泵壽命的效果。由測試結果可知，2 000 t液壓機的液壓泵基本屬于恒轉矩負載。在液壓機空載條件下，液壓泵轉速降低為1/10 額定轉速后，其消耗的有功功率也成正比相應降低為近似1/10 的原消耗功率，從而可以大幅度節電。它的優(yōu)點(diǎn)是節電效果較好，同時(shí)延長(cháng)了液壓泵的壽命和降低了噪音，缺點(diǎn)是投資大且對液壓機的工作狀態(tài)有影響。

4.3 節電器與變頻器綜合性?xún)r(jià)比的對比由上述分析可知，在2 000 t大型液壓機節能試驗中變頻器表現出了節電器無(wú)法比擬的優(yōu)越性能。采用變頻器節能控制后具有有功節電率42.8%和無(wú)功節電率97.3%明顯的節能效果;機床噪音由改造前的84.4 dB 降為61.0 dB，現場(chǎng)作業(yè)環(huán)境得到了明顯改善，此技術(shù)改造項目的職業(yè)衛生績(jì)效良好;液壓泵轉速的降低，液壓泵運行磨損減少，具有延長(cháng)液壓泵壽命的效果;同時(shí)，機床液壓管路的泄漏大為減少，減輕了對環(huán)境污染的壓力。另外一個(gè)好處是：液壓油溫升的降低，這對于夏天高溫環(huán)境下，液壓機工作壓力降低的缺點(diǎn)是相當好的應對措施。它的缺點(diǎn)：由于它是通過(guò)降低液壓泵的轉速來(lái)實(shí)現節能，所以對液壓機的工作狀態(tài)有影響。但是，這一缺點(diǎn)可以通過(guò)電氣控制來(lái)予以解決。

節電器雖然不會(huì )改變電機的轉速，對液壓機的工作狀態(tài)沒(méi)有影響，但是它的有功節電率為4.0%，無(wú)功節電率為24.2%，總體節能空間較小。

從節電器和變頻器的綜合性?xún)r(jià)比來(lái)分析。一臺75 kW 的國產(chǎn)森蘭變頻器價(jià)格為3.3 萬(wàn)元，一臺75 kW 的國產(chǎn)齊力達電動(dòng)機節電器價(jià)格為1.3萬(wàn)元，變頻器的綜合節電率是節電器的10.8 倍，而其價(jià)格僅是節電器的2.538 倍，同時(shí)變頻器節能方案具有節電器節能方案所沒(méi)有的降低機床噪音和延長(cháng)液壓泵壽命這兩項明顯的優(yōu)勢，延長(cháng)液壓泵壽命就意味著(zhù)為公司節約設備維修費用，降低機床噪音就是對工人工作環(huán)境的改善，同時(shí)也是為公司職業(yè)衛生管理中的環(huán)境噪音污染治理做出應有的貢獻。

5 結語(yǔ)

綜上所述，在2 000 t 大型液壓機節能試驗中變頻器節能方案表現出了節電器節能方案無(wú)法比擬的優(yōu)越性能，即綜合節電率高，同時(shí)還有降低機床噪音和延長(cháng)液壓泵壽命的顯著(zhù)效果。