2 000 t 大型液壓機節(jié)能技術(shù)研究

3 試驗結(jié)果

2 000 t 大型液壓機節(jié)能試驗電氣控制柜于2006 年7 月3 日調(diào)試完畢正式投入運行，經(jīng)過1月的運行試驗測試，于2006 年8 月3 日，通過安裝的在線測試電力儀表(ACR220E)取得以下試驗數(shù)據(jù)(待機節(jié)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

的機械特性進行了測試。驅(qū)動1#液壓泵的變頻器設(shè)定為無速度傳感器矢量控制模式，液壓泵正常工作時運行在50 Hz，空載待機時變頻器的輸出電流為40.6 A;待機節(jié)電模式時工作在5 Hz，變頻器的輸出電流為37.2 A。變頻器的無速度傳感器矢量控制模式時，電動機工作在恒磁通方式，因此其輸出轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩負載。

4 試驗結(jié)果分析

4.1 智能節(jié)電器與變頻器的節(jié)電率對比

通過1 月的運行試驗測試，由表1測試數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論。

1)整機采用節(jié)電器后每年可以節(jié)電本機節(jié)約有功電能為3伊12(3 臺12 月)伊(1 714原1 655)=2 124 kW·h，節(jié)約的線路有功損耗為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路阻抗上產(chǎn)生的有功損耗節(jié)電量，按一年12個月，每月工作23天，每天工作16小時計算);節(jié)約的有功電能共計為2 442 kW·h。無功電能為3伊12伊(6746原5114)=58 752 kvar·h，節(jié)電器的有功節(jié)電率為4.0%;無功節(jié)電率為24.2%。

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

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

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

4.2 節(jié)電器與變頻器對整機系統(tǒng)性能影響的對比智能節(jié)電器是通過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(dāng)節(jié)電器檢測到電機在輕載或負載不斷變化時，通過調(diào)整電機的輸入電壓，使電機的輸出功率與實時負載匹配，從而降低電機的銅損和鐵損，改善電機的起動和停機性能，達到節(jié)電效果。它的優(yōu)點是價格低且不會改變電機的轉(zhuǎn)速，但節(jié)能空間較小。

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

4.3 節(jié)電器與變頻器綜合性價比的對比由上述分析可知，在2 000 t大型液壓機節(jié)能試驗中變頻器表現(xiàn)出了節(jié)電器無法比擬的優(yōu)越性能。采用變頻器節(jié)能控制后具有有功節(jié)電率42.8%和無功節(jié)電率97.3%明顯的節(jié)能效果;機床噪音由改造前的84.4 dB 降為61.0 dB，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境得到了明顯改善，此技術(shù)改造項目的職業(yè)衛(wèi)生績效良好;液壓泵轉(zhuǎn)速的降低，液壓泵運行磨損減少，具有延長液壓泵壽命的效果;同時，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是相當(dāng)好的應(yīng)對措施。它的缺點：由于它是通過降低液壓泵的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)節(jié)能，所以對液壓機的工作狀態(tài)有影響。但是，這一缺點可以通過電氣控制來予以解決。

節(jié)電器雖然不會改變電機的轉(zhuǎn)速，對液壓機的工作狀態(tài)沒有影響，但是它的有功節(jié)電率為4.0%，無功節(jié)電率為24.2%，總體節(jié)能空間較小。

從節(jié)電器和變頻器的綜合性價比來分析。一臺75 kW 的國產(chǎn)森蘭變頻器價格為3.3 萬元，一臺75 kW 的國產(chǎn)齊力達電動機節(jié)電器價格為1.3萬元，變頻器的綜合節(jié)電率是節(jié)電器的10.8 倍，而其價格僅是節(jié)電器的2.538 倍，同時變頻器節(jié)能方案具有節(jié)電器節(jié)能方案所沒有的降低機床噪音和延長液壓泵壽命這兩項明顯的優(yōu)勢，延長液壓泵壽命就意味著為公司節(jié)約設(shè)備維修費用，降低機床噪音就是對工人工作環(huán)境的改善，同時也是為公司職業(yè)衛(wèi)生管理中的環(huán)境噪音污染治理做出應(yīng)有的貢獻。

5 結(jié)語

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