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      變頻技術應用于水泵電機中的節(jié)能分析

      2021-12-02 05:04:29李柏強
      科學與生活 2021年25期
      關鍵詞:變頻技術節(jié)能

      李柏強

      摘要:隨著國民經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展,科學技術的持續(xù)進步,作為電機控制的主導—變頻技術越來越廣泛應用于電機技術領域。本文闡述了變頻技術、水泵電機變頻技術的應用原理和節(jié)能優(yōu)勢,著重提出了水泵電機的節(jié)能策略,以期達到節(jié)約資源、保護環(huán)境、保持電機的性能,延長電機的使用壽命的目的。

      關鍵詞:變頻技術;水泵電機;節(jié)能

      前言

      近年來,我國國民經(jīng)濟蓬勃發(fā)展,工業(yè)用水、城鎮(zhèn)供水以及農業(yè)灌溉都離不開水利建設,水利建設在城鎮(zhèn)化建設進程中起著舉足輕重的作用。電機水泵作為基礎設備,在水利建設中的作用顯得越來越重要。但是,由于傳統(tǒng)定頻電機的技術缺陷以及電機使用的不合理,導致水泵電機能耗日益增高,其工作壽命也日益縮短,與當前所提倡的碳中和、碳達峰的節(jié)能環(huán)保理念相悖。變頻技術的節(jié)能效果是眾所周知的,因此,本文將探討變頻技術應用于電機水泵中,分析變頻技術的節(jié)能優(yōu)勢,并提出變頻水泵電機的節(jié)能策略,以期達到節(jié)約資源、保護環(huán)境、保持電機的性能,延長電機的使用壽命的目的。

      1.變頻技術

      變頻技術就是先使用變換技術把交流電轉變成為直流電,然后再使用逆變器,輸出各種頻率的交換電。這種技術是利用變頻調速的方式將輸出功率改變,實現(xiàn)了降低輸入的電功率、節(jié)約電能的目的,感應異步電動機中使用變頻技術同樣也可實現(xiàn)節(jié)能的目的。在變頻器技術中,變頻器的主要工作參數(shù)有開關電源頻數(shù)、電磁極對數(shù)和轉差率等,而自動化變頻器則主要是由開關電源板、主板、電容、電阻等元器件組成。而變頻技術在泵類電機領域的應用最為常見,變頻電機技術可以降低耗能,減少不必要的浪費,能夠降低生產(chǎn)成本。所以,變頻技術對于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)來說,其重要作用是顯而易見的。

      2.水泵電機變頻技術的應用原理和技術優(yōu)勢

      2.1水泵電機變頻技術的應用原理

      一般情況下,傳統(tǒng)的水泵電機的工作轉速是恒定的,利用這種轉速恒定的電機作為水泵的驅動源,控制閥的作用是控制管道內液體的流量的大小。當液體流量達到高位值的情況下,電機其工作運行效率在這種情況下容易達到最佳值。倘若管道的液體流量降低,控制閥利用轉速的調整達到壓力的降低目的,最終達到水流量的調節(jié)控制。此時,由于水泵與管道流量兩者之間存在相當大的壓力差距,致使流動的液體將大量的能量帶走。為減小能量損失,先穩(wěn)定轉速,再利用閥門來改變流量是行之有效的調節(jié)方式。

      變頻調速技術在水泵電機上的使用,也正是針對性地降低了上述電能消耗的問題。當水泵電動機處在一種可變速的工況環(huán)境條件下,由于水泵形成的電流特性曲線可以和控制系統(tǒng)中不同流速的水流量進行壓力相匹配,從而有效地解決了傳統(tǒng)電動機在工作過程中的電能消耗浪費問題,實現(xiàn)降低能耗的目的。

      2.2水泵電機變頻節(jié)能優(yōu)勢

      眾所周知,變頻電機技術具有良好的節(jié)能效果。研究表明,在某些工作情況下,變頻技術相對于傳統(tǒng)技術可以降低能耗40%以上,下面是變頻技術的節(jié)能原理介紹:

      (1)變頻電機節(jié)電。根據(jù)流體力學知識,P(功率)=Q(流速)×H(壓強),其中Q和速度N的次方數(shù)成正比,H和速度N二成反比例,P和N三也成反比例。假定泵的輸出效率P為定值,若要求調節(jié)Q而降低的情形下,速度N可成等比地減小,水泵電機的消耗功率和速度N相互之間存在立方比的函數(shù)關系。比如,某臺水泵電機功率P是50千瓦時,當轉速N的轉速降低20%,此時其電機的耗電量為25.6千瓦時,節(jié)約電能約49%。當轉速N的轉速降低50%,其耗電量為6.25千瓦時,節(jié)約電能88%。

      (2)功率因數(shù)cosφ補償節(jié)能。無功電能不但會造成設備過熱,而且還會增加對電線的消耗,更關鍵的是功率因數(shù)cosφ的下降會對電網(wǎng)有功功率產(chǎn)生很大負面影響。無功電能在電線線路產(chǎn)生非常大的損耗,嚴重降低了設備的使用效果,造成嚴重電能浪費。內部濾波電容的存在令變頻或調速設備無功損失減小,電網(wǎng)的有功功率也得以增加。

      (3)軟啟動節(jié)能。定頻電機的起動方法通常是以直接或Y/D方式起動,這種啟動方法的最大額定電流所產(chǎn)生的能量約為4~7倍于額定容量。過大的起動電流會給儀器設備和電網(wǎng)造成相當嚴重的沖擊,而且起動時過程中的振動給擋板和閥門等的設備帶來危害也很大,不利于儀器設備、管路的良好使用,甚至會縮短其使用壽命。變頻器軟啟動功能可以讓使起動的電壓從零開始,逐漸到達電流最大值,但是不高于額定電流。這種軟啟動電流控制能夠減少儀器設備對電網(wǎng)所產(chǎn)生的沖擊及其對于電源容量的需求,可以延長裝置與閥門的使用壽命的目的,也因此降低了對儀器設備的保養(yǎng)修理費用。

      3.變頻技術應用于水泵電機的節(jié)能策略

      3.1根據(jù)需要選擇合適的變頻技術

      采用變頻技術對水泵進行改造,以達到節(jié)能的目的,這種技術改造有助于泵站穩(wěn)定地工作運行、節(jié)能降耗。不過,也不能單純注重水泵的節(jié)能性能,而忽略了因為改造過程所形成的各種成本。如果單純追求水泵電機的節(jié)能性,導致了其自身的使用成本過高,這也勢必會影響后期的設備維修、管線鋪設、其他相關儀器與設備等各方面的費用成本。因此,應用變頻技術或對水泵進行改裝必須充分考慮其經(jīng)濟適用性,以選擇最合適的變頻調速技術。另外,如果水泵與工作的電網(wǎng)電壓電流不平衡,也可以通過變頻調壓技術對水泵進行技術改造,令水泵的使用壽命得到充分的保障。這是因為,第一,可實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的,電網(wǎng)電源質量得到保障和改善。第二,也可充分的設備工作條件也得到了充分的保障,避免電壓電流的不穩(wěn)定沖擊水泵電機核心組件,防止儀器設備損毀,特別是外部的電路保護措施失效的情況下,增加安全保護措施對水泵電機來說顯得格外重要。

      3.2及時反饋指標重視實際檢測情況

      變頻技術不同,其應用的領域也有所不同。而在水泵電機中,其主要采用變頻器的方法完成了其作用原理和功能。變頻器技術由于在其工作中會形成諧波量,這些諧波量會水泵電動機的壽命形成很大的負面影響。所以,規(guī)范控制負載和輸入輸出諧波量在變頻器技術的進一步優(yōu)化和改進等工作中已經(jīng)變得十分關鍵,也應該成為水泵電機的核心目標所在。若要進行變頻技術進一步優(yōu)化和改進,在實際工作中對電器的實際工作溫度、過熱現(xiàn)象和負載電流等加以記錄和觀察,采取行之有效的措施加以控制。另外,工作人員還應仔細觀察水泵電機表面發(fā)熱的狀況,以判斷其實際諧波濃度。在水泵電機中使用了變頻技術,可以減少水泵損毀的機率,并采用了自動保護裝置,以增加的安全性,并減少了諧波量威脅的正常工作。

      3.3完善變頻技術提升水泵電機工作效率

      水泵電動機在實施變頻技術改造后,必須對其振動情況進行監(jiān)測設計并進行記錄。通過記錄實際參數(shù)的變化情況,在發(fā)現(xiàn)超過一定標準范圍的情況下可以適時做出調節(jié),從而保證了水泵電動機的正常工作與運轉。變頻技術在水泵電動機的良好應用下能夠調整輸出功率和負荷,從而實現(xiàn)了降低能耗30%以上,提高工作效率的,減少了發(fā)電機組負荷的目的,在工作中形成自我保護,進而延長了電動機水泵的壽命。

      4.結束語

      綜上所述,在實際應用中,水泵電機可采用變頻調速技術來實現(xiàn)節(jié)能,通過多方面的節(jié)能措施,變頻技術應用在水泵電機中,可以節(jié)約資源、保護環(huán)境,能夠保持電機的性能,延長電機的使用壽命,在電機水泵中的應用具有較高的應用價值和推廣意義。

      參考文獻:

      [1]朱利歡.電機水泵變頻調速技術的應用探微.裝備維修技術,2019(03):151.

      [2]王向東.工業(yè)水泵電機的變頻節(jié)能改造技術分析[J].科學與技術,2020,15.

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