对2000t大型液压机节能技术的研究

　　我公司的2 000 t大型液压机感应电动机总容量达225 kW，长期工作在25%左右的低负载状况，电能大量浪费。当前，在大型液压机上应用的节能技术尚处于探索阶段，没有成熟的应用经验可供参考，因此，有必要进行适用节能技术的应用研究。目前，可用于感应电动机节电的成熟技术有：感应电动机智能节电器和变频器。下面就两种节电技术的工作原理做一介绍。

　　智能节电器是通过不断地检测电动机的工作状态，从而改变电机的输入电压。当节电器检测到电机在轻载或负载不断变化时，通过调整电动机的输入电压，使电动机的输出功率与实时负载匹配，从而降低电动机的铜损和铁损、改善电动机的起动和停机性能，达到节电效果。它的优点是价格低且不会改变电动机的转速，但节能空间较小。

　　变频器节电是通过降低电动机转速来降低液压泵的输出功率，使液压泵的输出功率与实时负载匹配，降低电动机的铜损和铁损、提高电动机的功率因数、改善电动机的起动和停机性能，并且可以减少泵损耗，从而达到节电效果。它的优点是节电效果较好，同时降低了噪音和延长了液压泵的寿命，缺点是投资大且对液压机的工作状态有影响。

　　2 试验方案和试验目的

　　2.1 试验方案

　　采用以下方案进行该项目的研究。2 000 t液压机有3台75 kW的液压泵电动机，在其中的l#电动机接入变频器，2#电动机接入节电器，3#电动机仍为原控制线路，然后采用数字多功能电力仪表对3台电动机的电能使用情况进行全天在线计量和测试，取得实际的节电数据，再对两种节电技术进行综合技术经济分析和评价。

　　2.2 试验目的

　　本次节能技术研究试验目的如下：

　　1)感应电动机智能节电器与变频器在液压机应用中的节电率对比。

　　2)节电器与变频器在液压机应用中对整机系统性能影响的对比。

　　3)节电器与变频器在液压机应用中综合性价比的对比。

　　3 试验结果

　　2000t大型液压机节能试验电气控制柜于2006年7月3日调试完毕正式投入运行，经过1月的运行试验测试，于2006年8月3日，通过测试电力仪表(ACR220E)取得以下试验数据(待机节电模式)。

　　在试验中，我们还对2 000t液压机的液压泵机械特性进行了测试。驱动l#液压泵的变频器设定为无速度传感器矢量控制模式，液压泵正常工作时运行在50Hz，空载待机时变频器的输出电流为40.6 A：待机节电模式时工作在5 Hz，变频器的输出电流为37.2 A。变频器为无速度传感器矢量控制模式时，电动机工作在恒磁通方式，因此其输出转矩与输出电流成正比.由此可以得出结论：2 000 t液压机为液压泵基本属于恒转矩负载。

　　4 技术分析

　　4.1感应电动机智能节电器与变频器在液压机应用中的节电率对比

　　通过1个月的运行试验测试，由上表测试数据可以得出以下结论。

　　1)整机采用节电器后每年可以节电：有功电度为

　　3x12x(1714-1655)=2124 kW-h;无功电度为3x12 x (6 746-5114)=58752kvar-h。

　　节电器的有功节电率为34%，无功节电率为24.2%。

　　2)整机采用变频器后每年呵以节电：有功电度为

　　3x12x(1 714 1 029)=24 660 kW-h：无功电度为3x12x(6 746 179)=236 412 kvar-h。变频器的有功节电率为40%，无功节电率为97.3%。

　　有功节电的意义在于可以直接节约电费开支，降低生产成本。无功节电的意义在于降低车间供电母线的线路损耗，降低车间配电变压器的二次电流，节约的无功电流可以出让给电网中新安装的设备，从而化解了新增设备后的车间配电变压器增容问题。由以上节电数据可以看出，不论是节电器方案，还是变频器方案，节约的无功远比有功大得多，无功节电给车间电网带来的间接收益是十分明显的。

　　4.2节电器与变频器在液压机应用中对整机系统性能影响的对比

　　智能节电器是通过不断地检测电动机的工作状态，从而改变电动机的输入电压。当节电器检测到电动机在轻载或负载不断变化时，通过调整电动机的输入电压，使电动机的输出功率与实时负载匹配，从而降低电动机的铜损和铁损、改善电动机的起动和停机性能，达到节电效果。它的优点是价格低且不会改变电动机的转速，但节能空间较小。

　　变频器节电是通过降低电动机转速来降低液压泵的输出功率，使液压泵的输出功率与实时负载匹配，降低电动机的铜损和铁损、提高电动机的功率因数、改善电动机的起动和停机性能，并且可以减少泵损耗，从而达到节电、降低噪声和延长液压泵寿命的效果。由测试结果可知，2 000 t液压机的液压泵基本属于恒转矩负载。在液压机空载条件下，液压泵转速降低为1/10额定转速后，其消耗的有功功率也成正比相应降低为1/10的原消耗功率，从而可以大幅度节电。它的优点是节电效果较好，同时延长，液压泵的寿命和降低了噪声，缺点是投资大且对液压机的工作状态有影响。

　　4.3节电器与变频器在液压机应用中综合性价比的对比

　　由上述分析可知，在2000t大型液压机节能试验中变频器表现出了节电器无法比拟的优越性能，即采用变频器节能控制后具有综合节电率高达85.7%，降低机床噪声和延长液压泵寿命的效果。它的缺点：由于它是通过降低液压泵的转速来实现节能，所以对液压机的工作状态有影响。但是，这一缺点可以通过电气控制来解决。

　　节电器虽然不会改变电动机的转速，对液压机的工作状态没有影响，但是它的节能空间较小。

　　从节电器和变频器的综合性价比来分析。一台75 kW的国产森兰变频器价格为3.3万元，一台75 kW的国产齐力达节电器价格为1. 3万元，变频器的综合节电率是节电器的4.285倍，而其价格仅是节电器的2.538倍，同时变频器节能方案具有节电器节能方案所没有的降低机床噪声和延长液压泵寿命这两项明显的优势，延长液压泵寿命就意味着节约设备维修费用，降低机床噪声就是对工人工作环境的改善，同时也为环境噪声污染治理做出应有的贡献。

　　5 结论

　　综上所述，在2000t大型液压机节能试验中变频器节能方案表现出了节电器节能方案无法比拟的优越性能，即综合节电率高达85.7%，同时还有降低机床噪音和延长液压泵寿命的显著效果。因此，变频器节能方案的综合性价比优于节电器节能方案。