水泥廠電動機(jī)節(jié)能探討
(2)采用磁性槽泥代替原來的槽楔,用磁性槽泥進(jìn)行電動機(jī)節(jié)能改造后,可降低電動機(jī)的鐵芯損耗和附加損耗,提高效率,雖然啟動轉(zhuǎn)矩會下降10%~20%,但很適應(yīng)空載或輕載啟動的電動機(jī)改造。
電動機(jī)啟動和運行形式的合理設(shè)計
2.1 低壓籠型大中型電動機(jī)
若采用全壓直接啟動方式,這要求電力系統(tǒng)有足夠大的容量,而實際運行時,電力系統(tǒng)負(fù)載率很低,影響供電效率,并且用直接啟動方式易燒毀開關(guān)、電動機(jī),影響電網(wǎng)其他設(shè)備的運行,往往為了盡量減少電動機(jī)啟動次數(shù)而寧愿讓電動機(jī)空轉(zhuǎn)而不停車,造成大量浪費。此類電動機(jī)可以用電動機(jī)軟啟動器啟動。電動機(jī)軟啟動器是采用大功率晶閘管模塊作為主回路的開關(guān)元件,通過控制它的導(dǎo)通角以實現(xiàn)軟特性的電壓爬升。它具有對電網(wǎng)無過大沖擊,對機(jī)械傳動系統(tǒng)(齒輪及軸連接器)震動小,啟動轉(zhuǎn)矩平滑穩(wěn)定等諸多優(yōu)點。啟動電流在2.5~3.5倍額定電流之間可調(diào),啟動時間可調(diào)。我廠在185、155kW羅茨風(fēng)機(jī)和55kW排風(fēng)機(jī)上應(yīng)用,改造后具體情況見表1,解決了改造前采用直接啟動時,經(jīng)常發(fā)生的變壓器跳閘及開關(guān)、電動機(jī)燒毀的現(xiàn)象。
高壓籠型電動機(jī)
傳統(tǒng)的啟動方式多選用電抗器、自耦變壓器等,但這些啟動設(shè)備都不能很好地滿足啟動要求,很難獲得理想的啟動參數(shù)。目前出品的熱變電阻軟啟動裝置能較好地滿足啟動要求。熱變電阻器由具有負(fù)溫度系數(shù)的電阻材料制成,電阻器串于電動機(jī)定子回路,當(dāng)電動機(jī)啟動、電阻體通過啟動電流時,其溫度升高,而阻值隨之減小,從而使電動機(jī)端電壓逐步升高,啟動轉(zhuǎn)矩逐步增加,以實現(xiàn)電動機(jī)的平穩(wěn)啟動。根據(jù)電動機(jī)參數(shù)和負(fù)載要求的啟動轉(zhuǎn)矩,能方便地配置適當(dāng)?shù)膯与娮柚但@得最佳的啟動參數(shù),即在較小的啟動電流下,獲得足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩。海螺集團(tuán)回轉(zhuǎn)窯風(fēng)機(jī)上已有應(yīng)用,啟動電流為2.92Ⅰe,與用電抗器相比,電流下降了28%,電網(wǎng)壓降由8%降到了5%。這說明在啟動過程中有一定的節(jié)能效果,延長了電動機(jī)的使用壽命,減少了對機(jī)械設(shè)備的沖擊。由于啟動裝置熱容量大,幾乎無需維修,因此在水泥企業(yè)的相關(guān)電動機(jī)上有明顯的推廣價值。
2.3 大型繞線型電動機(jī)
以前大多采用頻敏變阻器啟動,但其故障率太高。目前較為成熟的方式是采用液體變阻啟動器。它是利用兩極問的液體電阻,通過機(jī)械傳動裝置使極板的距離逐步接近,直至接觸,達(dá)到串人轉(zhuǎn)子回路中的電阻無級變小最后為零,實現(xiàn)電動機(jī)無沖擊的平滑啟動。其特點是啟動電流小,對電網(wǎng)無沖擊,熱容量大,可連續(xù)啟動5~10次,維護(hù)方便,使用可靠。目前我廠該類型電動機(jī)已全部采用液體變阻啟動器。
2.4 中、小型繞線電動機(jī)
以前主要采用頻敏電阻器和油浸電阻器啟動,由于有滑環(huán)、碳刷、短路環(huán)等零件與繼電器、交流接觸器、頻敏或油浸變阻器等電器元件組成的啟動系統(tǒng)都安裝在粉塵較大的生產(chǎn)現(xiàn)場,因此它具有故障率高、維修量大的缺點,經(jīng)常影響設(shè)備的正常運行,而無刷無環(huán)啟動器較好地解決了上述問題,它是一種啟動平滑,不改變運行特性且不受粉塵干擾的啟動設(shè)備。其一次啟動電流限制在3.0~4.0Ⅰe之間,適合于11~600kW的高低壓繞線型電動機(jī)。該啟動器是利用頻敏變阻器的原理,利用鐵磁性材料的頻感特性研制而成,安裝在電動機(jī)轉(zhuǎn)軸原來裝集電環(huán)的位置,與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn),省去了電動機(jī)的輔助啟動裝置。我廠已在5臺設(shè)備上使用.
電動機(jī)的調(diào)速節(jié)能
3.1 變頻調(diào)速
變頻調(diào)速結(jié)構(gòu)簡單,穩(wěn)定可靠,調(diào)速精度高,啟動轉(zhuǎn)矩大,調(diào)速范圍廣,節(jié)能顯著。我廠在回轉(zhuǎn)窯主傳動、選粉機(jī)、煤粉喂料、篦冷機(jī)篦床、料漿供給和排風(fēng)機(jī)(除大功率的高壓排風(fēng)機(jī)之外)等設(shè)備上,都采用了變頻調(diào)速,我廠電動機(jī)變頻器應(yīng)用情況見表3。
3.2 繞線式電動機(jī)液體調(diào)速
對于一些調(diào)速精度要求不高,調(diào)速范圍要求不寬,并且不頻繁調(diào)速的繞線式電動機(jī),如風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備的大中型繞線式異步電動機(jī)采用液體調(diào)速效果顯著。與變頻調(diào)速、可控硅串級調(diào)速相比,該方式更經(jīng)濟(jì)、可靠、實用,維護(hù)簡單,雖調(diào)速時效率稍低,但功率因數(shù)高,且全速時效率高于變頻調(diào)速,價格僅為變頻調(diào)速的幾分之一。該設(shè)備采用強(qiáng)制冷卻的方法由循環(huán)水裝置來降低在調(diào)速過程中液體電阻因通電發(fā)熱所升高的溫度,有效地解決了以前熱容量不夠容易引起開鍋的現(xiàn)象。我公司一分廠在l臺460kW噴槍泵上使用已有2年,投入前一次運行電流平均為42A,投入后平均電流降低為36A。運行功率由340kW降為286kW,節(jié)電達(dá)16%。廣東肇慶小湘水泥有限公司一分廠制成355kW排風(fēng)機(jī)電動機(jī)使用了1臺YQT-500型液體調(diào)速器,投入前一次運行電流平均為36A,投入后平均電流為26A,節(jié)電率達(dá)28%。因此水泥企業(yè)的窯尾排風(fēng)機(jī)高壓繞線電動機(jī)最適宜液體調(diào)速改造。
另外,傳統(tǒng)調(diào)速所采用的晶閘管串級調(diào)速、直流調(diào)速、電磁滑差調(diào)速、液力耦合器調(diào)速和異步電動機(jī)的變級調(diào)速等,有的逐漸被淘汰,有的在水泥企業(yè)應(yīng)用較少,不再逐一介紹。
電動機(jī)的功率因數(shù)補(bǔ)償
4.1 原理及補(bǔ)償類型
籠型電動機(jī)通常采用并聯(lián)電容器就地補(bǔ)償?shù)姆椒?。我廠在35臺37kW以上的籠型低壓電動機(jī)上進(jìn)行了并聯(lián)電容器補(bǔ)償,每年節(jié)電17萬kWh。繞線式電動機(jī)可采用進(jìn)相機(jī)補(bǔ)償?shù)姆绞?。進(jìn)相機(jī)補(bǔ)償分旋轉(zhuǎn)式和靜止式2種,由于旋轉(zhuǎn)式進(jìn)相機(jī)結(jié)構(gòu)上的缺陷,目前逐步被靜止式進(jìn)相機(jī)所代替。我廠在原料磨1000kW電動機(jī)上采用了靜止式進(jìn)相機(jī)補(bǔ)償,電動機(jī)溫升下降了16℃,功率因數(shù)升為0.98,一次電流降低16%,每年節(jié)約電費9.6萬元。
4.2 應(yīng)注意的問題
經(jīng)常停用的電動機(jī),年利用率很低的電動機(jī),多速電動機(jī),經(jīng)常反復(fù)開停、點動或堵轉(zhuǎn)的電動機(jī)和雙向轉(zhuǎn)動或反接制動的電動機(jī),不宜進(jìn)行就地補(bǔ)償。
結(jié)束語
目前,水泥行業(yè)的競爭非常激烈,但關(guān)鍵還是制造成本的競爭,而電動機(jī)電耗占成本30%,因此做好電動機(jī)的降耗增效工作就顯得極為重要。所以,我們要從電動機(jī)的選型、啟動方式和運行方案設(shè)計等每個環(huán)節(jié)開展細(xì)致的工作,同時要大力應(yīng)用新技術(shù)新成果,促進(jìn)企業(yè)的節(jié)能降耗。
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