用變頻器取代液力耦合器勢在必行
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摘要：從上世紀(jì)80年代迄今，國內(nèi)先后投入運(yùn)行的液力耦合器近4000臺，功率大多為300～3200kW，每年節(jié)電20億kWh以上，為國家創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟(jì)效益。但是，其轉(zhuǎn)差損耗不可忽視。通過分析說明用大功率變頻裝置取代液力耦合器，則節(jié)能效果更高。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/179423.htm關(guān)鍵詞：低效調(diào)速系統(tǒng)；液力耦合器；國產(chǎn)高壓變頻器；投資回收期
1 低效調(diào)速系統(tǒng)分析
不改變異步電機(jī)同步轉(zhuǎn)速n0的交流調(diào)速系統(tǒng)稱為有轉(zhuǎn)差調(diào)速系統(tǒng)，如調(diào)壓調(diào)速，電磁滑差調(diào)速，液力耦合器調(diào)速等。存在有轉(zhuǎn)差調(diào)速的系統(tǒng)，對于平方轉(zhuǎn)矩的負(fù)載（如風(fēng)機(jī)、水泵等），調(diào)速后所節(jié)約功率標(biāo)幺值為
G(s)=1－(n/n0)2 （1）
式中：n為電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速；
n0為電機(jī)同步轉(zhuǎn)速。
采用液力耦合器等調(diào)速裝置則需增加轉(zhuǎn)差損耗ΔPs，其大小隨s變化而變化，具體見圖1所示。
圖1 不同負(fù)載時ΔPs和G(s)與n/n0的關(guān)系
在轉(zhuǎn)速為n時，忽略不計電機(jī)本身損耗的情況下，輸入功率P1=（1－s）P10≈(1－s)P20，故轉(zhuǎn)差損耗標(biāo)幺值為
ΔPs＊
=
≈
=(1－s)3=s(1－s)2
求其極值dΔPs＊/ds=0，得(1－s)(1－3s)=0
即s=1（極小值），s=1/3（極大值）。
將s=1/3代入ΔPs＊得ΔPsmax＊=（1/3）(1－1/3)2=4/27=0.148，說明對于離心式風(fēng)機(jī)，水泵、轉(zhuǎn)差損耗ΔPs在2/3額定轉(zhuǎn)速時為最大。不同s時ΔPs＊數(shù)值，見表1。
表1 負(fù)載轉(zhuǎn)矩M與n2成正比例時的ΔPs＊
| s | n/n0 | ΔPs＊ |
|---|---|---|
| 0 | 1 | 0 |
| 0.1 | 0.9 | 0.061 |
| 0.2 | 0.8 | 0.128 |
| 0.3 | 0.7 | 0.147 |
| 0.33 | 0.6667 | 0.148 |
| 0.4 | 0.6 | 0.144 |
| 0.5 | 0.5 | 0.125 |
| 0.6 | 0.4 | 0.096 |
| 0.7 | 0.3 | 0.063 |
| 0.8 | 0.2 | 0.032 |
| 0.9 | 0.1 | 0.009 |
| 1.0 | 0 | 0 |
2 用國產(chǎn)變頻器替代大功率液力耦合器調(diào)速勢在必行
20多年前盛行采用液力耦合器對水廠供水泵 及 電 廠 引 風(fēng) 機(jī) 等 進(jìn) 行 調(diào) 速 節(jié) 能 。 受 當(dāng) 時 條 件 所 限 ， 變 頻 調(diào) 速 技 術(shù) 不 成 熟 且 無 法 提 供 高 壓 大 功 率 變 頻 裝 置 ， 而 液 力 耦 合 器 投 資 便 宜 。 如 今 ， 若 采 用 進(jìn) 口 變 頻 器2 000～ 2 500元 /kW， 投 資 回 收 期 過 長 （ 達(dá) 5～ 6年 ） ， 而 近 年 來 國 產(chǎn) 高 壓 大 功 率 變 頻 技 術(shù) 趨 向 成 熟 ， 價 格 1 200～ 1 500元 /kW， 預(yù) 計 不 久 將 來 會 下 降 到 1 000元 /kW左 右 ， 比 傳 統(tǒng) 的 液 力 耦 合 器 貴 4～ 5倍 。
表2列 出 了 采 用 變 頻 器 取 代 液 力 耦 合 器 的 投 資 回 收 期 對 比 ， 從 表 2可 以 看 出 變 頻 器 的 投 資 按 企 業(yè) 所 節(jié) 約 電 費(fèi) 計 算 ， 2～ 3年 就 可 收 回 。
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