节能电机范文

导语：如何才能写好一篇节能电机，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：电机；驱动；高效；节能

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.9.001

白电的电机三特征

“节能，静音，智能”，这将是未来几年白色家电产品的主要特性，Spansion公司的发言人（原富士通半导体微控制器）称，“技术创新，加快开发周期”是目前白色家电厂商产品开发的主要需求。对于家用电器耗能最大的电机，如空调、冰箱的压缩机，洗衣机的电机和风扇的电机，经历了从交流电机到直流无刷电机、永磁同步电机和直驱电机的演变。节能、提高能耗比是电机发展的主要因素；而减少电机的震动噪音，提供舒适、智能的控制等需求提升则推动电机控制器及控制技术的创新。

作为电机控制器的核心，芯片也经历着从专用芯片（ASIC）到8位、16位及32位通用微控制器（MCU）/数字信号处理器（DSP）的演变。电机控制算法的提升，不同种类电机的灵活控制，如正弦波矢量控制、闭环控制和无传感器控制、高转速电机控制等需要运算处理能力强、频率高、处理和采样速度快速的微控制器。

2013年中国白电市场，经过前几年的激励政策和产品推陈出新，变频家电已得到市场认可，变频产品市场份额逐年提升。

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[关键词]电机；变频控制；节能技术

中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0194-01

社会经济和科学技术的快速发展，在推动社会主义现代化建设的同时，也对电力能源的提供提出了更高的要求，尤其是各种电机设备的节能控制。在构建资源节约型和环境友好型社会的今天，加强对电机变频控制节能技术与应用问题的研究，具有至关重要的现实意义。

一、电机变频控制的基本原理和特点

变频电机是变频器驱动电机的统称，它采用由变频感应电动机和变频器组成的控制系统，提高机械自动化程度和生产效率。以交流电机为例，其同步转速可用下式表示：

n1=60f/p （1）

式（1） 中：n1表示同步转速；f表示电源频率，50 H z；p为电机磁极对数。

电机转差率用公式表示为：

s=（ n1一n）/n1 （2）

式（2） 中：s为电机转差率；n为电机转速

由式 （1） 和式 （2） 可以推得：n= 60f（ 1-s）/p （3）

图1所示为电机变频控制原理。通过电机变频器输出的不同频率，可以对交流电机进行调速。变频调速的主要特点是通过变频器改变输出频率和输出电压，最终达到对转动负载的精确定量。除此之外 ，变频电机还具有以下一些特点：①具备软启动和停止功能 ；②采用电磁设计，增加了电机电感 ，从而减少定子和转子的阻值 ；③满足反复的启制动切换 ，能够平滑无极调速，保护功能完善 ，减少设备维修 ；④节约电能.

二、电机变频控制节能性分析

由上述交流电机调速公式（3） 可知，只要改变电源输入频率就可以使电机平稳变速。而在大型变频设备中，在效率不变的情况下通过改变电源输入频率和输入电压，根据负载要求达到改变输出功率的目的。对于风机类负载，可以借助流体力学进行耗能分析，风量是转速的一次函数，风压是转速的二次函数，轴功率是转速的三次函数，可以用以下三个公式表示。

Q=k1n （4）

式（4）中：Q为风机风量；k1为风量系数

H= k2n2 （5）

式（5）中：H为风机风压；k2为风压系数

P= k3n3 （6）

式（6）中：P为轴功率；k3为轴功率系数

仍以风机为例，随着输入流量的减少，电机做减速运动，功率也会按电机速度的三次方减少。假设输入流量下降比为 80%，相 应的转速也会降为原来80%，此时轴功率下降51%.另外，当转速下降时，电机效率也会相应下降，这时由控制装置等带来的损耗比例也会增加。图2所示为风机变频控制节能效果。节能原理当系统风流量从Q 1下降到 Q2时，如果调节通风量，则系统阻力变大，系统工作点从A变到B，轴功率 P2与BH2，Q20组成的矩形面积成正比；如果使用电机变频技术，风机速度由n1变到n2，风压急剧下降到H3，功率P3 （CH3与Q20所组成矩形面积） 明显缩小，降低的功率可表示为， P= P2 H×Q2.它BH2，CH3组成的矩形面积成正比。泵类负载曲线与此相同。通过大量统计得出，风机水泵类电机调速控制可以节约大约30%的电能。

在传统的电机拖动中，当电机拖动的负载发生变化时，一般通过调节通电时间占空比来进行调速。这样的调节虽然很简单，但是电机会不断地启动、制动，而在启动和制动过程中电机的耗能很大。如果采用变频技术来对电机进行调速，电机转速不但能平滑过渡， 而且节能效果也能在很大程度上得到提高。

三、电机变频控制技术的发展过程与应用

在最初的时候我国的电机频率都是固定的，电机只能固定的输出一种功率，一个电压。所以说当时的电机在工作的时候输出的驱动频率是完全不变的。但是往往负载所需要的驱动频率却是在不断变化的，为了能够满足负载所需要的驱动频率，电机的额定驱动频率一般都是大于负载所需要的驱动频率的。这样做虽然能够保证电机提供足够的驱动频率，保证电机的正常运作，但是其中有很大一部分的驱动频率都会被浪费掉，这就造成了大量的电力能源被浪费，不能得到有效的利用，完全不符合我国可持续发展的战略要求。为了达到节约电力，使电力得到充分利用的要求，电机变频控制技术被开发了出来，电机变频控制技术能够根据负载所需要的驱动频率来改变电机输出的功率和电压，保证不会有多余的驱动被浪费，很好的提高了电能的利用率，完全符合我国节能减排的要求。随着我国对节能减排的要求越来越高，对于变频节能控制系统的开发和研究也不断的完善，并且得到了更好的推广，在越来越多的地方被应用。

1.电机变频技术的发展过程

现在的电机变频系统大都采用恒 v/F控制系统，这个变频控制系统的特点是结构简单、制作便宜。这个系统被广泛应用在风机等大型的并且对于变频系统的动态性能要求不是很高的地方。这个系统是一种典型的开环控制系统，这个系统能够满足大多数电机的平滑的变速要是，但是对于动态和静态的调节性能都是有限的，不能应用在对动态和静态性能要求比较严格的地方。为了实现动态和静态调节的高性能，我们只能采用闭环控制系统来实现。所以有的科研人员提出了控制闭环转差频率的电机调速方式，这种调速方式能够在静态动态调速中达到很高的性能，但是这种系统只能在转速比较慢的电机中得到应用，应为在电机的转速较高的时候，这种系统不仅不会达到节约电能的目的，还会使电机产生极大的瞬态电流，使得电机的转矩在瞬间发生变化。因此，为了在较高的转速中实现较高的动态和静态性能，只有先解决电机产生瞬态电流的问题，我们才能更好的发展电机变频节能控制技术。

2.电机变频控制的应用

在电机的能耗中，大约有百分之八十都是应用在了风机和泵类负载当中，所以说电机变频控制技术能够很好的节约这一部分负载的能耗，实现节能减排的目的。以空调为例，没有应用变频控制系统的空调，在设置的温度低于阈值的时候，只能通过关闭风路的方式来实现，但是这个时候空调的电机还是在继续运转的，这一部分驱动功率就完全没有被利用，只是单纯的被浪费掉了。但是在运用了变频控制系统的空调当中，如果当空调设置的温度降低的时候，只需要控制电动机的转速降低，减少输出的驱动功率就可以实现，完全没有必要将风路进行关闭，而且也不会浪费电机的驱动频率，很好的提高了电能的利用效率。

此外，在实际应用中需要根据不同的需要选择大小合适、性能高的电机，减小电机的浮装容量，防止能量浪费。同时，在实际应用中还要不断优化电机系统结构，尽可能降低额外能量的损失，并选择导磁性高的材料，比如冷轧硅钢片等。

总之，电机变频控制节能技术的应用可以有效减少电机不必要的驱动频率的输出，提高电能的利用效率，这在很大程度上缓解了我国电力能源紧缺的现状。随着我国对节能环保投入的不断增加，电机的变频控制将会得到更好的发展。

参考文献

[1] 陈伟华，李秀英，姚鹏.电机及其系统节能技术发展综述[J].电气技术，2008（09）.

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关键词 300MW火电机组；节能潜力；煤耗

中图分类号TM621 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）97-0078-02

1 煤耗方面节能潜力分析

要想节约煤炭和降低发电成本，努力降低煤耗则是一个重要问题，因为全国煤炭消耗总量的百分之六十左右都是用于火力发电厂的每年用煤量，燃料成本约占火电厂发电成本的百分之七十以上。某电厂#1机组1025T/H锅炉为钢球磨直吹式燃烧系统，设计煤种为当地无烟煤，实际运行中入炉煤质波动较大，#1机组供电煤耗上半年统计指标为345g/kwh，比国内同类型300MW机组先进值325g/kwh高出20g/kwh，煤耗方面消耗较大，究其原因分析如下：

1）燃烧调整的影响及对策

原因分析：炉不完全燃烧的情况下，明显能够造成飞灰可燃物的升高、炉渣含碳量的增大。煤粉粗，往往是燃烧调整比较困难的重要原因。由于磨煤机煤粉细度粗细不稳定，风门故障开度不准等原因造成燃烧不完全。煤粉炉运行经济性影响很大程度上受到煤粉细度的影响。尽管燃烧在细煤粉的环境下容易着火及燃烬，但是随之磨煤机的用电量也会相应增加。所以，应该从多个方面进行考虑经济性的问题，从而选择最合适的煤粉细度。一般来说，最合适的煤粉细度则是以机械末完全燃烧热损失、制粉电耗率、钢球损耗总和最小时的细度。

此外，该锅炉排烟温度远远高于设计值，也是影响煤耗升高的一个重要因素。受热面积灰严重、空预器换热效果不佳、漏风等是排烟温度升高的主要原因。

对策：尽量提高磨煤机出口温度，维持在120℃～160℃之间，保持适当的一次风压，以利煤粉着火；对于锅炉运行调整不当的情况应及时进行调整，同时，煤粉细度必须维持在5%左右；各辅机的运行方式同时应该进行优化；最佳配风方式应该在考虑煤质的情况下进行试验确定。优化锅炉吹灰方式、定期清洗空预器蓄热片、维持适当的炉膛负压运行，保持合理的烟气流速、增加尾部烟道受热面等都是降低排烟温度的有效措施。

2）真空度的影响及对策

原因分析：根据本地的实际情况，真空值应该为95kpa左右，但是，由于各种因素的影响，在实际运行中，机组真空都在93kpa左右，这样的真空严密性还有提高的空间，虽然试验合格但是还没有达到优良的条件。根据相关试验数据，在真空每下降1kpa的情况下，煤耗上升约3g/kwh.

对策：为了提高汽机真空严密性，应及时查找系统漏点并设法消除。同时，定期进行真空严密性试验，定期进行胶球冲洗，及时清理凝汽器及循环水滤网杂物。为了提高汽机真空，还应该大流量进行冲洗凝汽器铜管内堵塞情况。

3）制粉系统等设备缺陷的影响

原因分析：对于该机组设计有四台双进双出钢球磨煤机来说，清扫分离器工作在磨煤机每运行一段时间后必须定期进行。制粉系统各风门挡板必须确保关闭严密，低负荷停磨清理或停机时清理。同时，由于其它设备的原因或调度的原因，机组经常不能满出力运行，机组经济性肯定受到低负荷率的影响，根据有关资料，负荷率每下降10%的情况下，煤耗上升3g/kWh～4g/kWh。

对策：为了尽量减少设备对负荷的影响，应该利用低谷消缺，清理磨煤机分离器在煤粉细度变大的情况下显得尤为必要。对于设备的缺陷管理进行加强，能够力争做到处理及时、到位，并且尽量不返工处理或重复消缺。

4）煤计量仪器的影响

原因分析：煤量计量偏大往往是由于煤秤出现大的正偏差，这样必然导致煤耗上升，由此可见，煤耗的计量直接受到煤秤的准确性的影响。这种计量上的不准确性往往是由于冲洗皮带或运行中煤块掉到秤架上所造成的，或者是由于传感器等故障造成计量偏差大。

对策：标准码定期对标准秤进行校核，同时，定期检查煤秤上面的传感器；每月定期校核皮带秤2次，误差不允许超过±1%；设专职管理人员负责煤耗等指标考核，为了减少偶然误差，要求并督促有关人员及时巡视并清扫皮带秤。只有做到上述几点，才能保证煤秤稳定并计量正确。

2燃油方面的节能潜力分析

该厂的#1机组在168小时试运期间用油约1500t，移交生产后每年耗油300t左右。前几年煤质差，锅炉燃烧不稳，助燃油量很大，近两年当地经济低迷，电网负荷变化大，机组启停频繁，主要是锅炉启动用油居高不下，这样就给企业造成了运营成本增大的困难，通过对于集团公司内部机组燃油情况，发现燃油方面的节能潜力很大。

原因分析：油枪点火是在锅炉启动时进行的，在炉膛温度上升的过程中，逐步加大投油量，并在高于50%额定负荷的情况下逐步退出助燃油枪。根据该厂的实际情况，考虑多方面的原因，实际最低稳燃（撤油）负荷为额定容量的60%左右。根据该厂燃油消耗情况分析，其中，启动用油约占65%，调峰及降负荷消缺等助燃用油约占35%。同时，热态启动平均耗油约15T，而冷态启动平均耗油约25T，每年预计耗油300吨/台。

对策：降低稳燃用油和启动用油，提高制粉系统的可靠性。由于设计的原因、锅炉采用的是大油枪点火方式。根据资料分析，每年最少也需要燃油200T/台左右，即使对于国内最先进的千吨锅炉也是如此，这样不能从根本上解决问题。应该积极思考采用先进的点火技术，比如，等离子点火技术或者微油点火技术。对于等离子点火技术来说，直流电流在一定介质气压的条件下引弧，并在强磁场控制下获得稳定功率的定向流动空气等离子体，该等离子体在点火燃烧器中形成T>4000K的梯度极大的局部高温火核，煤粉颗粒通过该等离子“火核”时，迅速释放出挥发物、再造挥发份，并使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧，达到点火并加速煤粉燃烧的目的，从而使得滴油不烧成为可能。对于微油点火技术来说，先利用压缩空气的高速射流将燃料油直接击碎，雾化成超细油滴进行燃烧；同时用燃烧产生的热量对燃料进行初期加热，扩容，后期加热，在极短的时间内完成油滴的蒸发气化，使油枪在正常燃烧过程中直接燃烧气体燃料，从而大大提高燃烧效率及火焰温度。气化燃烧后的火焰刚性极强、其传播速度极快超过声速、火焰呈完全透明状（根部为蓝色，中间及尾部为透明白色），火焰中心温度高达1500℃～2000℃。微油气化油枪燃烧形成的高温火焰，使进入一次室的浓相煤粉颗粒温度急剧升高、破裂粉碎，并释放出大量的挥发份迅速着火燃烧，然后由已着火燃烧的浓相煤粉在二次室内与稀相煤粉混合并点燃稀相煤粉，实现了煤粉的分级燃烧，燃烧能量逐级放大，达到点火并加速煤粉燃烧的目的，大大减少煤粉燃烧所需引燃能量，满足了锅炉启、停及低负荷稳燃的需求，从而节油率可以达到95%以上，年油耗量可以控制在50T/台。考虑到微油点火结构简单，同时技术较易掌握的特点，这里建议采用维护费用和工作量相对较小的微油点火结构。

3 电能方面的节能潜力分析

该厂上半年经济指标分析显示，综合厂用电率5.7%（不含脱硫用电1%左右），比设计值6%（含脱硫）略低；如果算脱硫l%，实际厂用电率6.7%左右，高于设计值，也正说明有潜力可挖。

原因分析：经常连续运行的锅炉及汽机系统的6kV辅机则是厂用电主要消耗所在，一般全部厂用电量的70%～75%左右为风烟、制粉、循环水三大辅助系统的设备用电量，所以，要想降低机组厂用电率，必须进行高压辅机节电潜力挖掘。根据该厂#1机组6kv辅机电机12台分析，其中，多台风机电机功率设计偏大，尤其对于一次风机来说，满负荷运行时入口挡板开度不到60%，这样就不可避免的造成了电能的浪费，造成了节流损失。

对策：机组厂用电率的增大往往是由于平均负荷低，甚至不带负荷，辅机系统相对运行时间长的原因，这样，在机组启停过程中，应该对于辅机系统的运行方式进行合理安排，做到尽量缩短辅机运行时间，在辅机达到停运条件时应及时停运，这也是降低厂用电率的有效措施之一。变频改造、更换小功率风机等新技术能够达到相关的技术目的，比如，恒速运行离心式风机的引风机、一次风机，在机组带满负荷的状态下，风机静叶开度仅为40%左右，造成电耗偏大，风机效率低。这样的情况在低负荷情况下更为明显，所以电耗损失更大。所以为了节约厂用电，可以通过把风机传动装置改用高压变频电机实现。

4 结论

该火电厂的#1机组在煤耗、油耗、电耗等方面还有很大的节能潜力，通过设备改造和优化运行等综合治理手段，应该可以把能耗降到最低，使得企业成本得以节约，企业的效益有所提高。本文主要针对该火电厂节能潜力的挖掘进行分析，提出了一些简单操作建议，希望对于国内其他同类型机组具有同样的借鉴意义。

参考文献

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关键词：工业缝纫机电机控制器；单片机；LED显示屏

工业缝纫机伺服节能电机作为工业缝纫机的驱动元件分为电机、控制器，其中电机集中了编码器与光栅（或为霍尔），作为电机的信号反馈系统。控制系统主要由：单片机、驱动芯片、电源、输入及输出接口等组成。

1 工业缝纫机伺服节能电机控制器与电机的关系如下图所示

2 控制系统当中的硬件设计

工业缝纫机伺服节能电机的电机控制器是以单片机为基础的设计，借助单片机和电路充分、有机的结合，使得工业缝纫机在功能性上更有保证，同时单片机的升级使得硬件系统有了更好的发展支撑。单片机的应用给整个控制系统的发展注入了新的能量，使其电路更加的简单，投入的成本更低，此外运行的可靠性也在这一过程中得到了显著的提升。

在系统的设计当中，硬件电路是采用结构化系统设计的方式，这种方法一方面可以十分有效的确保设计电路能够朝着标准化、模块化的方向发展。在硬件电路设计的过程中，最为重要的一个内容就是科学合理的选择单片机，同时还要选择与之相配的芯片，这样也就使得所设计的系统一方面具有非常强的经济性，另一方面又具有非常强的性能。

在单片机系统运行的过程中，系统复位一直都是一个非常重要的基础性工作。在单片机应用的时候，界面一般有输入和结果的显示，在这一过程中采用LED显示可以有效的延长其使用寿命，成本的投入也不是很高，和单片机接口连接具有非常高的便利性，LED数码管按照连接方法的差异可以分为共阴和共阳两种方式，一般来说，将若干LED的阴极连接在一起就是共阴式，将多只LED的阳极连接在一起就是共阳式。其在发光原理上具有非常明显的相似性，如果某一个发光二极管的负极低电平的时候，其对应的二极管就会点亮。

显示器一般情况下采用的是七段数码显示器的形式，LED数码管动态显示应用在多位LED显示当中，为了对线路进行简化处理，同时还要控制成本，我们需要将所有的段选位选线采用并联的方式去连接，同时还要在这一过程中将所有的段位都连在一起，由一个8位的I/O接口进行控制，共阴极点或者是共阳极点分别由；另外的一组I/O接口进行控制。

由于所有的段选码皆由一个I/O控制，因此，在每个瞬间，每个LED只能显示相同的字符。要想每位显示不同的字符，必须采用扫描显示方式，即在每一瞬间只有某一位显示相应字符，在此瞬间，段选码控制I/O口输出相应字符段码，位选码控制I/O口在该显示位送入选通电平以保证该位显示相应字符。如此轮流，使每位显示该位显示字符，并保持延时一定时间，以造成视觉暂留效果，不断循环送出相应的段选取码、位选码，就可以获得视觉稳定的显示状态。动态扫描的频率有一定的要求，频率太低，LED将出现闪烁现象。

3 软件的设计

在硬件电路设计定型后，软件任务也就基本上定下来了。在各执行模块进行定义时，规划好数据结构和数据类型问题。源程序主要包括主程序、键盘子程序、显示子程序、外部中断子程序等。主程序任务是初始化控制器，包括键盘、显示、外部中断等各初始量，然后循环调用键盘子程序、调用显示子程序。显示子程序的任务是完成时间、编码、状态等信息显示。

每个键都赋予了特定功能，键盘子程序的功能是扫描键盘（检测是否有键按下），键抖动处理，多键串键处理，确定被按下的键的位置，产生相应的键的代码，键功能执行。

定时中断子程序的任务是完成计时、时间的十六进制到十进制转换。外中断子程序的任务是接收数据、数据处理，处理数据后送显示缓冲区。

系统调试包括硬件调试和软件调试，而且两者是密不可分的。我们设计好的硬件电路和软件程序，只有经过联合调试，才能验证其软硬件是否达到技术指标要求，也只有经过调试，才能发现问题并加以解决、完善。

4 硬件调试

4.1 电源调试。不加电测试，完成焊接后，用万用表测电源输出端电阻，若阻值很小，说明有短路，检查故障，反之正常。加电测试，通电后，用万用表测电源输出端电压，测得实际输出电压为5±0.5V，在要求范围内，输出电压正常，说明电源电路正常。

4.2 单片机基本电路调试。通电测震荡电路、复位电路的电压。

4.3 显示电路调试。本设计的显示电路使用了共阳数码管。在安装数码管之前要用万用表检测数码管。显示电路调试过程为：确保单片机的管脚与数码管连接正确，编写一段显示程序，检查显示电路正确与否。

4.4 键盘电路调试比较简单，键盘电路比较简单，故调试起来也很容易，确保焊接正确的情况下，只需编写一段测试程序，在仿真器上调试，当按下按键时，观察对应端口的电平状态即可。

4.5 无线接收电路及解码电路的调试。通电，按下无线发射电路的按键，用示波器观察无线接收电路及解码电路输出端有无波形输出即可。

软件先在仿真器上调试，确保运作正常之后。调试过程是循序渐进过程，直到各项符合设计要求即可。在本设计中，软件调试主要分四部分：主程序、键盘处理子程序、显示子程序、定时中断子程序、外中断子程序。

显示子程序调试。显示子程序是相对独立的子程序，要显示的数据应放入相应的显示缓冲区中，显示子程序的功能就是把显示缓冲区中数据在对应的位置上显示。编好显示子程序，改变显示缓冲区中数据，调试显示子程序，直到显示正常为止。

结束语

当前，工业缝纫机在很多行业都得到了非常广泛的应用，同时在这一过程中，伺服节能电机也在很多工业缝纫机的运行当中发挥了十分积极的作用，在这样的情况下，我们必须要采取有效的措施对其加以全面的研究，只有这样，才能更好的推动工业缝纫机性能的提升和完善。

参考文献

[1]祝本明，陈军，窦琴.特种工业缝纫机控制系统设计及实现[J].电子设计工程，2016（1）.

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[关键词]汽轮发电机组；节能技术

中图分类号：U294 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）11-0114-01

前言

电能对于一个社会的正常运行是一个必不可少的条件，特别是我国正在大力发展经济，电能更加显得尤为重要。发电厂汽轮机组的节能措施不仅符合企业低成本高效益的目标，而且还能减少能源消耗量。这对于缓解我国的能源压力、改善我国的环境现状具有无法替代的作用和良好的效果。

1.汽轮机能耗分析

1.1 汽轮机组能耗高

发电厂主要是通过汽轮机发电。汽轮机通过和一些辅助设备，比如发电机、加热器和锅炉等一起使用将热能、动能转化为电能来发电。汽轮机组耗费能量比较高通常有以下两个方面的原因。汽机自身的原因。低压气缸出气口容易生锈，外气缸又很容易出现形状改变，气体的密封性不是特别好，特别是隔板的气密性和轴的两端的汽封不太好。调节阀的动力来源油动机的动力输出不够，气阀的压力损失大，热力系统容易出现散热严重的问题等等。再者就是机组整体运行方面，用于系统冷却的液体温度太高，凝汽器里的真空度略高，汽轮机参数不准确，没有对汽轮机组实施最优化设计甚至运行不符合标准要求等都会对运行能耗产生较大的影响，增加发电厂的运行资金。

1.2 空冷凝汽器存在的问题

众所周知，在我国的西北地区，空气中漂浮着大量的沙尘，沙尘问题特别严重。在这些地区运行汽轮机，难免在汽轮机的翅片管上附着大量的沙尘，因此翅片管热阻增加，使凝汽器传导热量的能力下降。在气压较小的地方，空气进入风机较困难，导致进气量小，使凝汽器气流流通不顺利。流通不畅还会导致氧气溶解量超过正常水平，由此导致汽轮机导热效率低下，加快了管道和设施的腐蚀。这些因素都会对汽轮机的机械效率产生一定的不良影响。

2.汽轮发电机组节能运行的可行性

2.1 经济方面

在我们对发动机汽轮机组进行改造升级之前，我们最主要的要考虑的因素必然是经济因素，如果我们的改造成本大于所产生的效益的话，我们就没有升级的必要。从升级改造成功的一些案例来看，汽轮机组升级改造之后所能产生的经济效益远远高于用于改造所产生的成本，而且改造后汽轮机效率大大提高，减少了能耗和对环境的污染，因此汽轮机改造在经济方面可行性很高。

2.2 技术方面

我国目前在汽轮机节能方面的技术已经基本成熟，改造之后汽轮机的效率会大大地得到提高，能源消耗量大大降低，减少了环境的污染。并且经过改造之后的汽轮机的安全性和可靠性方面得到了加强。所以，目前对汽轮机改造技术方面已经做好了充足的准备。

3.系统状况对热经济性的影响

热力系统的工作状况主要包括抽气管道的压力损失、供给水量的多少、降温水的多少、以及加热器的端差等。

3.1 加热器的端差

端差主要是通过影响水的供应和热量的回流来影响热力系统的，假如一台或者几台加热器停止工作，发电机组的工作性能就会下降很多。加热器全部正常工作，它们的端差就会变得很小，机组就会工作在高性能的状态，经济型好。除此之外，工作人员通过对加热器水位的控制也会对端差的大小带来影响，严格的控制水位的高低，能使端差控制在设计期望值甚至高于它。如果水位调整不好，就会使端差出现偏差，导致加热器的性能降低。

3.2 系统的外漏和补

汽轮机组的工作原理是通过加热来排出气体推动发电机工作。设备中除了提供热量的附属设备外，存在很多处的气体密封不严。这其中就有锅炉用于减少废物、排水阀门的气密性不良、排除氧气的设备等其他设备的气密性不好，我们可以通过平常的检修和维护来减少这些故障带来的问题，这对于汽轮机效率的提高和减少水的浪费都很有好处。

3.3 系统的内漏和其它

除了上述的系统外漏以外，还包括系统的内漏也是影响发电机组效率的重要因素。系统中存在很多排水的管道，在这些管道的联通的阀门处，绝大多数流进疏水箱，然后与凝汽器相连，这些设施的功能主要是发电机紧急情况下或者启动停止的时候发挥作用。然后内部的泄露不仅造成热量的大量流失，更重要的是对凝汽器造成额外的压力，使凝汽器的工作气压提升，这对汽轮机的热效率不利。特别是在主要的通气管道，气流量大存在很多的排水阀，假如这些阀门不能按要求准时的关闭或者气密性存在问题，就会造成热量的大量流失，更可怕的是这些气压还会使凝汽器管道弯曲，影响设备的正常工作。某些机组的凝汽器经常发生一些声音，这就很有可能是系统内漏发出的。系统的内漏除了和上述的一些机器自身的原因有关外，还与工作人员的操作有关。

4.汽轮发电机组节能技术措施研究

这里我们就以50MW的空冷单抽汽凝汽式汽轮机，型号为C50-8.83/0.294型为例来简单分析一下节能的各项措施。

4.1 热负荷的确定

热负荷参数的无误确定对于提高发电机组的热率具有不可替代的作用。对于一些不能改变抽汽量的机组，它们的抽汽的多少以及抽汽的一些标准我们可以通过控制进汽的多少来控制，为此抽汽的多少就应该由机组使用情况来控制进汽量，使之保持一定的数值，确保机组工作在最优的工作状态，当热负荷偏离标准值时，我们可以通过其他的一些措施来保证热效率维持在一个较高的水平上。

4.2 低真空运行的一些技术措施

在我们采用低真空提供热量之后，随之而来的就存在一些问题。首先，内效率降低。当在低真空状态下运行时，最后几级没有工作在正常的设定值，必然会降低其工作效率，并且末几级的流量会较少很多，从而引发汽流断节，倒流等现象，引起机组不必要的振动，特别是末几级的振动尤为严重，使它们的使用寿命明显降低，更为严重的是增加了疲劳破坏的危险。为此在我们改造后，应该对末级的疲劳强度进行检验是否符合要求。其次，由于我们加大了背压和水的温度，导致凝汽器因受热膨胀和压力增大而承受更大的压力，使得凝汽器的气密性下降，这就要求我们要定期检查和维护设备。

4.3 排汽温度的变化和机组振动问题

机组改造为背压式或低真空运行后，由于处于最后端的温度有所上升，轴承的温度也会略有上升，但是升高不是特别明显，因为热量可由轴承的油带走，回油的温度会有稍微的提升。如果我们要减少温度增大很多，可以通过增加M油量的方法。由于经过轴承的气体温度升高，导致轴承受热膨胀抬高，导致机组震动，因此我们要考虑到轴承的高度变化，避免震动现象的发生。

4.4 强度和刚度核算

改造机组以后，由于工作条件发生一些变化，我们必须要对气缸、叶片、螺栓等器件进行必要的强度和应力的计算，确保器件能够正常可靠的工作。

4.5 热力系统

机组改造后，为了使原有器件符合改造后的要求，我们要对原有的器件参数进行调整以满足新的要求，如果有些原件满足不了现有的要求，我们可以放弃某些器件。

4.6 抽汽管的布置与焊接

如果我们要在气缸上打洞，为了不降低气缸的很大强度，我们可以打一个或者数个圆孔，再通过联箱连接在一块。抽气管的材质如果是合金钢，那么我们焊接所用的焊条材料应与其保持一致。焊接时候不应该使整体的温度差别过大，以免发生其变形。在设计抽汽管道时，我们要注意不应有过大的力作用在气缸上，从而避免发生气缸错位。

参考文献

[1] 吴国林.汽轮发电机组安装工艺改进措施[J].科技创新导报，2010.

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关键词 电机节能变频器

中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）041-150-01

电动机是一种将电能转化成机械能的设备，应用量多、使用范围广的高耗能动力设备。在工业生产中据统计，我国的总装机容量约为4亿千瓦，年耗电量约为6000亿kwh，约占工业用电的70%—80%。我国以中小型电机为主，约占80%，而中小型电机耗损的电量却占总损耗量的90%。电机在我国的实际应用中，同国外相比差距很大，机组效率为75%，比国外低10%；系统运行效率为30%—40%，比国际先进水平低20%—30%。因此在我国中小型电机具有极大的节能潜力，推行电机节能势在必行。

1 电动机的工作原理

三相异步电动机定子铁芯上按一定的规律均匀布置着三组绕组，接通三相电源时定子绕组中产生旋转磁场，磁场切割转子导条，导条中产生感应电动势，在感应电动势的作用下，闭合导条中就会产生感应电流，旋转磁极的磁场对该电流作用，产生电磁力，转子便产生电磁转矩，顺着旋转磁极方向转动起来。当转子速度和旋转磁场速度相同时，导条不发生相对切割，而没有力的作用，导致永远赶不上旋转磁场速度而叫异步电动机。三相异步电动机运行平稳，可靠，结构简单，结实耐用，便于制造，价格低廉等优点使之广泛应用于各个领域。

单相异步电机一般有两副或四副绕组，通过电容移相，把相位相差90°，从而产生脉动磁场，使电动机转子旋转起来，但与同容量的三相电动机相比较，体积较大，运行性能差，效率低。因此，只制造成小功率系列。

2 变频调速的工作原理

变频器是将固定频率的交流电变换成频率连续可调的交流电，由三相交流电动机转速公式n=（1-s）60f/p可知，调节电动机转差率s和磁极对数p和改变频率f，一个量或者多个量变化时，电动机转速也随之变化。

2.1 调节转差率调速

1）给异步电动机转子引入其他电动势来调节异步电动机的转速称为串级调速，引入电动势的方向与转子电动势不同或相同，但频率相同，通过改变引入电动势的大小可改变异步电动机的转速。2）给绕线异步电动机的转子串联电阻来调节异步电动机的转速，引入电阻越大，转速越低。上述两种方法没有改变同步转速，只改变转差率，原因在转子回路的电流发生了变化，从而使电动机转子转矩发生改变而引起电动机转速的变化。3）给电动机的电源电压发生改变，同步转速没有改变，但电动机转矩因电压的降低而降低，使得电动机转速而降低。

2.2 改变磁极对数调速

磁极对数的改变直接使电动机的转速发生改变，但电动机的磁极对数只能是正整数，所以不能无级调速。

2.3 改变频率调速

通过改变电动机电源的频率使电动机的转速发生改变。由上述都可以使电动机的转速发生改变，转差率调速一般会有效率低、发热、平滑性差等缺点，而变频调速恰好可以改变这些，使得电动机效率高、性能好、无级变速等。

3 变频调速的特点

1）保护功能完善。具有过载、过流、过电压和欠电压等功能，在这些保护中，保证负载在正常情况下避免出现故障而引起的电能浪费。

2）控制功能简单。具有面板、外部两方面整体控制，正反转、多段速、外部信号给定等，使其操作简单，效率提升。

3）参数设置多样化。加减速、制动、频率跳变、程序运行等，从根本上调节启动电流，启动转矩等，减少对电网的冲击，能量的浪费。

4）控制方式多样。

①U/f控制，在实现调频的同时改变电压，这样，在不损坏电动机的情况下，利用铁芯发挥转矩的能力，补偿电压的大小可调节，便可应用于不同负载。②矢量控制，该控制使电动机有很硬的机械特性，有很好的动态响应。

4 变频器调速的经济效益

我国经济持续高速增长了25年。党的十六大提出2020年全面建成小康社会的目标，要求GDP年均增长7.2%，这在世界工业化国家中是前所未有的，是人类历史上空前的社会实践。2005年，国内生产总值已达到182321亿元，经济总量已达到22 500亿美元（按汇率），占世界第四位，国内生产总值、工业增加值、固定资产投资都在高速增长，但在增长的同时也要减少损失，通过变频调速系统后，节能效果使经济效益得到全面提高。

4.1 故障率的减少提高经济效益

在直流系统中，调速性能好，但故障多。1）每次在加工中零件的损失。2）修理过程中耽搁的时间造成的损失。3）本身修理的损失等。

4.2 设备寿命的延长提高经济效益

1）有些设备全速运行时阻矩大，摩损严重，使用变频调速后，运行平稳，磨损大大减少，寿命延长。2）在电动机直接启动和停止过程中，设备冲击大而使寿命减少，变频调速后启动停止过程得到改善而使寿命延长。3）在水力管网中，水泵直接控制而导致水锤效应减少水泵和管网的寿命，变频的恒压控制使压力变化平稳而提高寿命。

4.3 质量的提升提高的经济效益

1）变频器无极调速能使质量提升。2）接受反馈能使质量提升。3）检测的准确是质量提升。

节能是我国的基本国策其中之一。经济的发展离不开能源，能源的紧缺是世界性问题。

近20年来变频调速的发展，普及应用大约10年的时间，在这期间，变频调速在节能中发挥着重要的作用，已成为交流电动机调速必不可少的控制方式，所以节能贯穿于以后的经济生活当中，如轧钢、纺织、空调、洗衣机等，在各个领域都得到广泛应用。

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关键词：1000MW火电机组 石子煤系统 节能经济性 选型研究

1、石子煤处理系统概述

火电机组的石子煤处理系统选型的优劣对于机组的环保和节能降耗具有十分重要的意义。文章从节能经济性角度对不同的系统选型和处理方式进行研究对比，本着节能降耗控本增效最大化原则对不同方案进行说明分析。

目前，国内1000MW超超临界火力发电厂中速磨制粉系统排出的石子煤比重较大，一般在2.0～2.5t/m3，排量会随着煤质、锅炉负荷和磨煤机性能的变化而发生波动，同时石子煤还具有温度较高，颗粒大及硬度大等特性。因此，对石子煤处理系统可靠性要求较高。目前国内投运的大中型电厂石子煤处理方式，大致可归纳为五种：人工清理方式、简易机械处理、机械输送、水力输送、正压气力输送方式。

人工清理方式， 由人工将石子煤从石子煤斗定期排至地面，人工将石子煤铲出，装入手推车，运输至厂房外的堆放场地，该处理方法极其简单、灵活、可靠，适应于石子煤量少的工况。缺点是运行人员劳动强度大，自动化程度极低，同时对锅炉房内会造成环境污染。因此，对于1000MW机组石子煤不宜采用该处理方式。

本文主要对石子煤简易机械处理、机械输送、水力输送、正压气力输送等方案进行技术论证和经济比较，下面就上述四方案分别进行论述。

2、方案一：石子煤简易机械处理方式

石子煤简易机械处理方式：将石子煤排入活动石子煤斗，采用叉车定期将活动石子煤斗的石子煤叉至石子煤转运车，再由石子煤转运车转运到堆场或运至灰场贮存。

2.1 石子煤简易机械处理系统工艺流程图

磨煤机石子煤斗叉车石子煤转运车石子煤堆场

2.2 石子煤简易机械处理系统描述

在每台中速磨下设一台石子煤斗，两台炉共12台，配备2辆3t左右石子煤叉车，石子煤斗下方留有叉车作业时位置，大约每4～5h需用叉车将活动石子煤斗的石子煤叉至石子煤转运车，再由石子煤转运车转运到堆场或运至灰场贮存。

关于石子煤输送人员配置，每班每台石子煤斗需倾倒约2次。由于石子煤堆场就近布置在煤场边，转运距离很近。一般每班配1名叉车作业司机可满足石子煤斗卸料要求。我院设计的国电荆门热电厂三期扩建工程、西塞山电厂二期工程、襄樊电厂二期工程、江西丰城电厂二期工程、湖北大别山电厂一期等工程石子煤系统均采用简易机械处理方式。

3、方案二：石子煤机械输送方式

3.1 石子煤机械输送系统流程如下

磨煤机气动门石子煤斗气动出料门石子煤埋刮板输送机胶带输送机石子煤仓自卸汽车堆场

3.2 石子煤机械输送系统描述

本方案石子煤从石子煤斗排出后采用埋刮板输送机集中，然后由胶带输送机提升到石子煤仓，由汽车送出，在此方案中，由于石子煤从中速磨排出口标高约在1.6m左右，加上石子煤斗及连接件高度，埋刮板输送机一般布置在-2.0～-3.0m标高地道内，头部转运点底层标高更低。

根据对已投产石子煤机械输送系统调查表明，系统设备对石子煤排除量及颗粒大小的变化适用性好，机械输送系统运行安全可靠，自动化程度高。此方案缺点是设备布置难度较大，需要在主厂房零米层下布置纵向隧道，使磨煤机炉前通道变小，对运行、检修空间有些影响；机械设备维护工作量较大，系统运行维护工作条件较差；当系统密封不严密时或选用敞开式胶带输送机输送时，在输送过程中粉尘飞扬对周围环境有一定的污染。

4、案三：石子煤水力输送方式

4.1 石子煤水力输送系统工艺流程如下

4.1.1 石子煤流程

磨煤机石子煤出口石子煤斗入口气动阀石子煤斗水力喷射器石子煤输送管道石子煤捞渣机（或石子煤脱水仓）

4.1.2 高压冲洗水流程

石子煤捞渣机溢流水 澄清池 石子煤高压冲洗水泵高压冲洗水管道水力喷射器

4.2 石子煤水力输送系统描述

本方案石子煤采用水力喷射器定期将石子煤斗内的石子煤输送到石子煤捞渣机捞出后，装车外运，水力喷射器布置在约-1.2m地坑内。水力喷射器由专设的高压水泵供给高压冲洗水，石子煤捞渣机溢流的澄清水供本系统重复利用。

本方案优点是系统相对较简单，运行管理方便，自动化程度高；磨煤机炉前布置较为紧凑、合理。该方案缺点是能耗高，关键部件如石子煤斗进出口阀须进口，石子煤水力系统的输送距离和高度有一定限制，否则容易造成堵塞。由于输送流速较高，水力喷射器和管道磨损较为严重，须经常更换水力喷射器喷嘴，维护工作量较大。

5、方案四：石子煤正压气力输送方式

正压气力输送系统原理以压缩空气作为输送介质将石子煤送到终端石子煤仓。由于压缩空气具有压力高，气体密度大的特点，输送时，利用压力空气的静压和动压，可以很快使石子煤达到需要的输送速度。

5.1 石子煤正压气力输送系统流程如下

磨煤机气动门石子煤缓冲箱螺旋提升机进料阀仓泵

自卸气车石子煤仓

主要操作工艺为：打开石子煤箱入口阀；打开仓泵进料阀，给仓泵进料；当仓泵装料满仓时，关闭进料阀，打开进气阀，开始输送；仓泵内石子煤输送完后，加以吹扫，关闭进气阀，打开进料阀进料，进入下一个循环。

5.2 石子煤正压气力输送系统

每台磨煤机出口安装一个石子煤缓冲箱，在每个石子煤缓冲箱下配一台螺旋提升机、一台仓泵，每3台磨煤机共1根输送管道，连锁运行，每台炉共2根输送管道。在每个石子煤缓冲箱设有大颗粒排放口，并用斗收集。考虑大颗粒排放时有轻微的扬尘现象，在石子煤箱周围设置防尘罩以解决扬尘问题。本方案自动化程度高，管道输送，煤粉不发生泄漏，环境无污染；管道布置在0.00m层地面，布置灵活，但输送物料速度较高，能耗较高，当输送距离较长时，管道磨损较严重。

除石子煤正压气力输送系统外，还有石子煤负压气力输送系统，石子煤负压气力输送原理是由高动力装置真空泵提供真空吸引产生的高速气流将石子煤进行清理和输送，并进行集中分离。负压气力输送距离较短，一般小于100m，管道磨损较快，真空泵输送噪音较大等缺点，这里就不详述了。

6、石子煤处理系统各方案经济技术比较

6.1 经济比较（如表1）

以上四方案经济比较表中，投资费用主要包括设备、安装及建筑工程费等；运行费主要包括电费、水费及人工费用等；年费用主要包括设备年固定费及年运行费等。

6.2 技术比较（如表2）

7、分析及结论

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【关键词】输油泵 节能 高压变频

中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009―914X（2013）35―378―01

0引言

输油泵是长输管线的动力源，是油库的心脏，是油库生产运行中主要能耗设备。在实际工作中，往往出现泵特性和管路特性不匹配的情况，需要通过控制输油泵出口阀门来调节流量满足生产工艺要求，这种流量调节方式在输油泵出口阀门前后产生较大的能源消耗在泵出口阀前后，造成能源的浪费。浦航油库通过输油泵电机的节能改造，完全打开泵出口阀门，达到了改善工艺，保障输油安全的目的，同时降低了输油单耗，节约了能源。本文介绍浦航油库节能改造情况，以期通过该事例在业内推广节能技术，对相关单位有所帮助。

1 现状调查

上海浦航石油有限公司油库承担了上海地区两大机场70%以上的航油保障，油库至浦东机场油库长输管线全长18.4km，是上海航空港的主动脉。浦航油库输油泵电机额定功率为1000KW/10KV，电机额定转速为1480r/min，油泵额定流量为1500 m3/h，额定扬程220kPa（m），2013年运行时间1950小时。由于地形、输油管阻力等原因，实际运行过程中，输油泵流量接近2000m3/h，而机场油库要求流量需控制在1500m3/h左右。目前浦航输油泵电机没有调速装置，只有采用控制出口阀门开度来调节流量以满足生产要求。输油泵出口阀门只允许开度为30%左右，实际流量为1500m3/h左右、扬程约165kPa（m），电机功率为882.77KW。

由于采用原始的调整阀门开度的方式仅仅改变管道的流通阻力，而驱动源的电机输出功率并没有改变，增加了电机的负荷与管网泵出口及出口阀门的压力，出口阀容易损坏、管网寿命降低、油泵叶轮磨损大、电机与油泵振动量大、设备寿命大大缩短，安全系数大大降低，同时无功功率增加，浪费了大量电能，生产用电量高，生产成本不易降低，因此该电机进行节能技术改造成为当务之急。

考虑到实际节能效果和未来的延展性，我们选择了高压变频改造技术，高压变频技术在国内外长输管线泵机上已使用多年，技术成熟，调节方便，适用性好，节能效果明显，能更有效的达到节能效果。

2输油泵电机变频调速节能原理

R2为现有工况（出口阀门开度30%）时管网阻力特性，R1为出口阀门全开时管网阻力特性；

S1、S2、S3分别对应全流速、现有工况、调速后特性曲线；

现有工况下，特性曲线S2与R2相交于M2点，M2即为现有工况点，即出口阀门开度为30%时工况点，对应的扬程H2为165kPa（m），目前实际运行流量Q2为1560m3/h。

在变频状态下，离心泵转速降低为820 r/min左右时，其特性曲线为S3，由于此时泵出口阀被全开，管路特性曲线变为较为平坦的R1，此时S3与R1交于M3点，即为新的工况点，此时保持离心泵排出量不变仍为1560m3/h，但泵的扬程H3降低为135kPa（m），采用降低油泵电机转速保证满足输油量的情况下，通过削减离心泵杨程节约的能量为H2M2M3H3的面积。这就是离心输油泵变频节能的原理。

3 浦航变频改造情况

浦航公司的油泵电机为高压三相异步电动机，该电机本身不具备调速功能，若要调速需增加调速装置控制电机进行无级调速。变频调速将工频电源变换为频率、电压均连续可调的电源，采用多电平技术，将输出隔离变压器的多个副边绕组，分别为各功率单元供电，通过多个IGBT功率单元串联叠加后，达到完美无谐波高压输出，实现电机无级调速运行。该方式可靠性高、稳定性强，构造简单，经久耐用，维护方便。

高压变频调速系统固然可产生较好的节能效益，但由于输油系统属于油库生产中的一个重要枢纽环节，长时间连续运转，除对设备本身要求有较高的可靠性之外，在技术方案上必须与现场的工艺特点相结合，充分考虑现场操作的安全性，适用性和方便性。浦航油库采用了以下技术措施：

系统具备工频、变频手动切换功能。一旦变频系统出现故障，可以切换到工频档，在变频系统维修期间可正常保障输油泵的运行，满足油库生产的需要。

现场设置、启动、停止以及紧急停机按钮，极大地方便了现场操作人员的操作。

优化系统的保护参数，确保输油系统的连续平稳运行。在应用于输油系统时对一些保护的参数按实际需要进行设置，避免由于变频系统的保护过于灵敏而造成输油泵停机，影响输油系统的安全平稳运行。

在变频调速系统内设置适合于现场实际的报警功能，并对运行的参数，操作情况，故障情况具有详细的记录功能。

4 油泵电机改造后的节能效益

浦航油库长输管线输油泵电机采用高压变频器节能改造后，电机转速降为为820r/min左右，电机功率为468KW左右，节电率达到47%，既提高了油泵的运行效率，又满足了生产要求。根据现场运行的参数，油泵每年按1950小时运行，电价为1.30元/度计算，油泵年节约电费为（882.77-468）×1950×1.30≈105.14万元。

浦航油泵电机节能改造的设备投入成本约为80.00万元，根据以上数据，设备投入回收期不足1年。考虑到高压变频调速设备寿命为20年，20年内节省接近2千万元电费，经济效益相当可观。

5 结束语

高压变频调速是输油泵电机的节能改造的有效途径，通过调速技术，可以完全打开泵出口阀，有效地避免了输油泵出口阀的节流损失，同时还较好的减少输油泵机组的机械冲击、摩损和噪音，提高了安全系数，延长了输油泵机组的维护保养周期及使用寿命。随着国家能源紧张严峻的形势，提高能效、节约能源是国家能源战略的重要目标和措施，浦航公司通过节能改造，优化企业生产设备，推进技术创新，提高企业生产能力，增强设备的可靠性和稳定性，同时达到节能降耗的目的，具有很好的社会效益。

参考文献：

[1]张国权吴显洪输油泵变频节能技术分析与运用油气储运，2008，27（3）。

[2]张辉靳军叶正茂变频器工作原理与在工程中的应用节能技术，2005，7（4）

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【关键词】电动机；节能分析；节能方法

引言

一、对普通电动机的使用分析

电动机是机械工程中不可缺少的主要驱动设备，它是将电能转变为机械能，驱动机械进行上下往复运动，从而完成空间转换工作。目前工程中用的电动机种类很多，但总体可以归类为Y系列“八极”和“六极”两种。

（一）普通型“八极”电动机。普通型“八极”电动机是一种转数低相对耗能大的电动机，且在大庆油田使用的最为广泛。它具有使用寿命长、耐高温、适应性强等优点。尤其是在负荷较重，平衡状况很不理想的时候，它略优于“六极”电机，它的缺点是转数降低，能耗偏大，在同等条件下无功比“六极”电机大，铜损大。

（二）普通型“六极”电动机。“六极”电动机在大庆油田使用的最为广泛。它的优点是耐高温、适应性强。在生产中与“八极”电机相比较为实用，它的缺点是不节能，在同等条件下承受的负荷低于“八极”电机，它的铜损和使用寿命低于“八极”电机。

二、普通电机使用变频器节能改造研究应用

变频器是把工频电源(50 Hz或60 Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制。整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。变频器的工作原理被广泛应用于各个领域，例如电动机电源的供电，在该项应用中，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬问断电。

（一）改造方法。将普通电机的定子重复利用，减少不必要的浪费，降低开支，在电动机的转子中重新镶入钕铁硼永磁材料，在经过外界磁场与先充磁后，可以在很长的时间内保持很强的磁场，同时对原定子的线圈进行重新处理。由于转子转速与定子旋转磁场完全同步，无转差损耗，且转子不需要外加励磁电源，无励磁损耗。因此功率因数高，启动力矩大，可将磁场的技术指标控制在设计要求的范围内，达到稳流稳压、节能的目的装机容量和普通电机相比降低45％。

1.改造后电机的特点：

(1)效率高。改造后的永磁同步电机无论是额定负载时，还是轻载时都具有较高的效率，可以达到94％一96％。

(2)功率因数高。改造后的永磁同步电机功率因数一般在0．94左右，因此，采用永磁电机可以取消补偿电容。

(3)启动力矩大，过载能力强。该电机具有较大的启动力矩(最大可达3．6倍)和较强的过载能力，因此对抽油机这种要求有较大启动力矩负荷来说，电机容量可以降低。一般来说，改造后的22 kw永磁电机可以代替45 kw普通电机，可以根据单井的负荷情况代替55 kW普通电机。

（二）用变频器后电动机保护问题当变频器发生故障或者情况要求进入工频供电时，通过可编程逻辑控制器，变频器自动完成或手动完成由变频状态切换至工频状态；如果在工频运行时，需再次投入新频运行，同样可以实现自动或手动完成由工频状态切换至变频状态。

常规电动机保护能够满足电动机处于工频运行工况时现场使用要求，而当电动机处于变频运行工况时，如果还是按照原来方法进行保护配置，那么保护功能的实现会受到影响，这主要是因为附加了变频器装置，在频率、相位上，变频器的输入和输出电流就没有任何的关系了。由此可见，对于使用变频器的电动机来说应该对电动机进行单独保护，而不应该将变频器纳入差动保护的范围。差动保护范围为变频器的输出端应该为始端电流互感器的位置，而不是非电源开关侧为始端电流互感器的位置，电动机的中性点侧应该为末端电流互感器的化置。电动机在变频运行工况时，一般情况，0．5～120 Hz为变频器输出频率范围，而15～50l-lz为现场实际调频运行范围。目前常用的微机保护装置进行数字采样计算都采用固定频率50 Hz，并且是根据行业标准设计的微机保护装置。目前变频电动机保护急需解决的问题是如何让微机保护装置能够适用于大范围频率；而需要解

决的难的问题是如何实时测量电动机运行频率。

（三）用变频器后的电动机选择

1.普通标准鼠笼型电动机。普通标准鼠笼型电动机与通用变频器组合，通常可以拖动风机、压缩机、水泵等类型的负载，也可以电力拖动起重机平移机构。转矩根据选型原则进行核算，主要电流和温升满足要求就可以了，V／f控制可以用于此类电动机，并且在特定条件下，矢量控制也可用于此类电动机。鼠笼型异步电动机应用面广量大，其降耗节能意义重大。降低起动过程能耗是重要方面之一，鼠笼型异步电动机的起动如果采用常规的起动方法，以直接起动的起动能耗最小，应合理选配性能及规格与负载特性及电源情况相适应的拖动电机，采用适当的起动方式，才能达到降耗节能的效果。

2.矢量控制专用电动机。转动惯量小、装配精度好、专门设计及零部件加工精度高的专用电动机系列比较适应矢量控制，并且适应矢量控制的电动机与它匹配变频器也是专用的。电动机的参数都是特定的，例如定转子电阻、激磁电抗和电流以及定转子电抗，对于矢量控制如何满足，需要供需双方共同协商进行确定。

3.转子为绕线型的电动机。该类电动机是不能作为设计的选型的，但是在设备进行改造时，为了能够利用正在使用的电动机，可以改成适用于变频调速需要的。将转子绕组短接变成鼠笼型这是改制的办法，而低频下起动，使起动电流不超过电动机额定电流的2倍，然后再过渡到需要的转速这是控制的办法。

（四）变频器控制的电动机的选型

对于不是很重要的场合，可采用通用电动机。对于比较重要的场合，可采用专用的变频电动机。所谓专用变频电动机除了具有低频冷却措施外就是其绝缘程度高，其线圈采用双层漆皮漆包线。

三、普通电机节能的方法研究

（一）合理选择电动机的类型、容量来节电

对于负载恒定、长期运行的机械，年运行时数多、负载功率大的设备，选用高效率的电动机拖动，节电效果很明显。对于短时工作的负载和断续周期性工作的负载，特别是经常起动带高转动惯量的负载，选用高效电动机并不会带来经济效益，而应选用专为这些负载配用的YH系列高转差率电动机。这种电动机的转差率比基本系列的大得多，一般在8％～14％的范围内，所以其转子电阻亦比Y系列或YX系列的大得多，YH系列的电能指标比基本系列的低得多，更不用说与YX系列相比了，这主要是转子电阻高而引起的。因此，才使它适应上述负载而获得既节能，起动性能又好的特有优点。

（二）合理选择电动机起动装置来节电

对于中、小型绕线型电动机可采用无刷无环起动器起动，它是一种起动平滑，不改变运行特性且不受粉尘干扰的起动设备，适合于11～60KW的高低压绕线型电动机。此类起动器是利用频敏变阻器的原理，利用铁磁性材料的频感特性来研制的，安装在电动机转轴上原来装集电环的位置，与转子同步旋转，省去了辅助起动装置。对于大型绕线型电动机，可采用液体变阻起动器，它是利用两极间的液体电阻，通过机械传动装置使极板的距离逐步接近，直至接触，达到串人转子回路的电阻无级变小最为零，实现电动机的平滑起动。其特点是起动电流小，对电网无冲击，热容量大，可连续起动5～10次，维护简单，使用可靠。

（三）合理选择电动机的调速方式节电

目前风机、泵类设备常用调节阀门或挡板开启度的方法来调节流量，电能浪费很大，而用电动机调速来调节流量，可使风机、泵长期在高效率状态运行，节电率可达30％～60％。在实际应用中可根据电动机、场地、调速要求等情况选择合适的调速方案。

（四）在条件许可的情况下，电动机提倡全压起动节电

现在一般大家都认为11kw以上的电动机都应采取降压起动方式。降压起动固然具有起动电流小、压降变化小的优点，但它与全压起动相比，存在着投资费用大、故障率高，起动转矩小和起功时问长等缺点，特别是采用降压起动的电动机，为了使其在起动过程中顺利地克服负载的静态反抗转矩，往往人为地加大了电动机的配套功率。选择电动机的起动方式时，要充分分析各方面因素，既要考虑到负载的特性，到底是长期轻载还是短时轻载、是重载起动还是轻载起动等，以及电源的容量、线路的压降等因素，还要把节能技术与电动机起动方式的选择结合起来加以考虑。

（五）合理选用电动机功率因数的补偿方法节电

绕线型电动机通常采用进相机补偿方式，进相机补偿分旋转式和静止式两种，由于旋转式进相机结构上的缺陷，所以目前主要采用静止式进相机补偿。鼠笼型电动机通常采用并联电容器就地补偿的方法，通过补偿可以降低电动机温升，提高功率因数到0.95左右，降低电流10％～15％，节电效果明显。应注意的是经常停用的电动机和多速电动机，经常反复开停、点动或堵转的电动机和双向转动或反接制动的电动机等，不宜进行就地补偿。

结论

电动机的节能一直是企业所关注的问题，各企业要根据自己实际使用情况，采取切实可行的节能措施，以收到良好的经济效益。普通电机改造后，可以消除发电状态，减少无益的能量吞吐损耗，又可大幅度提高功率因数，减少网损。根据理论分析，改造后电动机在抽油机上应用会更为合理，可以在很长的时间内保持很强的磁场，使转差率为零，达到同步运转，节能效果更好。

参考文献：

【1】陈世坤．电机设计．北京：工业出版社，2008.

【2】许亚非．电动机的节能途径[J]．电世界，2007，8．

【3】秦和．电动机能效水平与节能[J]．电世界，2009.

篇10

1.1电力结构进一步优化

以太阳能、风能、水能为代表的非化石能源的发电量比重进一步提高，就我国目前而言，一方面水电、核电、风电、太阳能电等发电装机同比增长速度快，同比达到5%、14%、36%、143%，另一方火电的装机总量进一步滑落。

1.2电力技术水平和效率提高快

电力技术水平和效率的提高主要表现在特高压的输电能力不断增强，如新增1000kv交流输电线路一千多米。此外，电力系统积极采用超临界机组，不断推广大型空冷、循环流化床等先进技术手段，在技术进步和强化管理的作用下，火电又有较大的下降。

2电力系统节能存在的问题

现阶段，虽然电力系统的节能减排效果取得了良好的成绩，但是有些问题依然未得到根本解决，随着经济的不断发展，逐渐暴露出来。

2.1脱硫设备质量及运行管理水平不高

现阶段，国家对火电厂的烟气脱硫要求日趋严格，脱硫设备的建设任务更加重要和繁重。由于恶性竞争导致脱硫设备在设计和建设上都存在缺陷，严重影响了脱硫设备长期、稳定、安全的运行。另一方面，脱硫设备的设计未考虑到实际情况，设计量过小，导致脱硫设备投运后无法满足火电厂的要求。此外，高昂的修复费用也给电力企业带来了压力。

2.2火电节能减排的经济激励机制不完善

就当前而言，我国的大多数电力企业都是出于对国家政策法律法规的规定而进行的节能减排措施，在思想上仍然出于要我节能的阶段。这样的节能减排效果有限，且需要政府部门长期地监管。因此，需要研究建立健全可行的经济激励长效机制，政府利用市场的调节作用，通过给节能减排的电力企业施行减免税收、增加补贴等方式，确保电力企业节能的自发性和积极性。

2.3电煤质量下降影响节能减排效果

由于目前电煤的质量不高，存在着发热量下降、电煤的灰份与硫份的含量急剧上升，导致对发电机组正常出力影响大，严重磨损了发电设备，增加了火电厂的用电消耗，降低发电效率。此外，由于硫份的增加造成脱硫设备超负荷的运转，脱硫效率取法达到要求。

3电力系统节能技术措施

电力系统由发电厂、电网及用户三个部分组成，其承担着电能生产和消费的职责。在电力系统中，每一个部分都存在巨大的能量消耗。故而如何合理的选择电力系统的运行方案，实现每一部分上的能量节约，是完成电力系统节能减排的重要保证。

3.1发电厂的技术节能

现阶段，我国的发电厂主要是以火电为主，火电每年消耗的煤炭量数字惊人。因此在火电的节能上有着巨大的发展空间。首先，要定期对火电机组进行检测维护，保证发电机组运行的安全性和可靠性；优化发电机组的运行方式，提高其的经济运行。其次，对发电中产生的废弃排放物，要实现合理地处理和再生利用，对燃料的购买和使用进行科学的调整。最后，大力发展新型清洁可再生能源的利用，如太阳能发电、水力发电、核能发电等，进一步减少煤炭等常规能源的消耗，降低废弃物的排放。

3.2输电网络的技术节能

输电网络的节能主要从电网的总体结构、变压器的选择、电力线路技术的运用三个方面进行。首先，要合理设计规划输电网络，保证输电网络建设的质量，在建设时尽量采用环形或多路供电，以减少输电网络的电压等级，从而电网的运行成本，此外还要及时调整负载量，减少不必要的空载损耗。其次，在变压器的选择中，要通过科学的计算，依据实际的用电情况合理选择变压器的大小，加强用户无功补偿设备的配置；另外定期检查维修变压器，减少不惜要的能量消耗。最后，要加大新型材料和新技术的运用，减少输电线路的线损；运用先进的计算机技术，加强对电力系统的监控，提高用电利用水平。

3.3用户终端的技术节能

首先，在室内的用电供暖中，用户可以安装热量分配仪和温度调节阀，自行控制电能供给，从而达到舒适和节能的目的。其次，采用高效的照明系统，提高用电效率和照明效果，大力推广节能电器的使用，降低电器的能量消耗。其次，供电企业要采用节电控制器，有效控制电网的削峰填谷、改善电网运行方式。

4结束语