電機在使用過程中的節能分析

2017-05-05

本文主要分析了電動機在使用過程中能量損耗的組成,重點介紹了如何減少電動機在運行中的機械損耗,達到節能增效的目的。

  1.異步電動機能量損耗的組成

  (1)銅損耗:定子銅損;轉子銅損;雜散損耗。

  (2)鐵芯損耗。

  (3)機械損耗:通風損耗;摩擦損耗。

  從以上列出的異步電動機能量損耗看,銅損耗和鐵損耗我們在檢修中是不易改變的,它們是由設計決定的,而機械損耗是可以改變的。異步電動機一般來說級數少的即轉數高的電動機機械損耗較大,銅損耗較少;而級數多的即轉數低的電動機銅損耗占得比例較機械損耗就大。所以,我們要降低電動機的能量損耗就要從減少電動機的機械損耗入手解決。

  2.減少電動機機械損耗的主要方法

  減少電動機機械損耗主要從以下幾個方面入手解決:

  (1)采用高效率的風扇(如機翼型軸流風扇)。

  (2)調整風罩與扇葉外圓之間的間隙。

  (3)輕載電動機適當縮小風扇外徑。

  (4)采用高質量的軸承。

  (5)采用優質潤滑劑。

  (6)提高電動機裝配質量。

  3.減少電動機機械損耗的具體措施

  首先,我們來看如何通過改變風扇尺寸進行節能,大家都知道電動機是把電能轉變成機械能的設備,在轉換過程中要產生損耗,這些損耗是以熱的形式出現的,它使電動機發熱。定制繞組有電流流過后產生銅損耗,經槽絕緣材料把熱傳導給定子鐵芯,再由定子鐵芯傳給電機外殼散發到空間。轉子的熱量是由轉子鋁耗及其摩擦產生的,它傳給轉子鐵芯和內風扇表面,靠內風扇攪拌使熱量散發在電機空間,在轉給定子鐵芯、端蓋、機座,定、轉子這兩股熱量均由外風扇吹散。因此,外風扇風量的大小是決定電動機的溫度不能超過其絕緣材料等級所允許溫度的關鍵。

  國家標準規定了各種絕緣等級的電動機在額定運行條件下的允許溫升,要求電動機中最熱點溫度不允許超過其絕緣等級的極限溫度,而電機常用絕緣等級如下表:其中:允許溫升=允許溫度極限—環境溫度規定值—熱點溫差繞組的熱點溫差使指當電動機帶額定負載時,繞組熱點的穩定溫度與繞組平均溫度之差。

表內數值單位皆為攝氏度

  當電動機處于空載或輕載時,電動機總損耗要比額定時小,而風量與電動機總損耗成正比關系,所以風扇處于“大馬拉小車”(因為通風損耗與電動機轉速恒定,故通風損耗不隨負載變化,所以這時應降低風量來減少電動機的通風損耗)。改變風扇葉形狀可以降低風量,但比較麻煩,不如直接減少外風扇葉直徑來降低風量更簡單些。我們知道風扇本身的機械損耗按扇葉直徑的4—5次方成比例,而風量隨扇葉直徑的平方成正比,所以減少扇葉直徑時,風量降低不多,而通風損耗卻降低很多。

  由于外風扇的冷卻風量減少,使電動機溫升上升,但仍能保持電動機溫升在絕緣等級允許的范圍內。同時,我們還要看到由于外扇葉直徑縮小電動機機械損耗降低,又會使電動機溫升進一步降低。尤其對于2,4級這樣高轉速的電動機,當風扇外徑縮小14%—16%時,通風損耗降低20%—40%。另外,改變扇葉直徑的同時,要相應改變擋風板或風扇罩尺寸,使它們互相配合的尺寸符合規定。風扇葉與風扇罩的間隙不可過大,一般在10—15之間,過大會正大高壓區回流到低壓區的漏風損耗,同時要保持扇葉與風扇罩之間的角度,其作用是使進風的一部分動壓力轉變為靜壓力而減少損耗。比如8號機座用的風扇經過調整和修整可使用9號機座輕載的電動機上,這樣就可使9號機座輕載的電動機降低機械損耗,并使溫升提高些來提高電動機的效率和功率因數。

  3.1減少摩擦以降低機械損耗

  電動機軸承的正常運轉、噪聲、震動、過熱、壽命等因素均與合理選擇潤滑脂有關,目前通常是選用3號鋰基脂為好,可以降低機械損耗,不過當前隨著科學技術的飛速發展又出現了許多性能優越的潤滑脂,如:“中小型電動機軸承潤滑脂“其性能經有關部門測試達到日本JIS2220—80滾動軸承潤滑脂的標準,接近瑞士SKF65C潤滑脂的水平,含雜質極低,價格與3號鋰基脂相當。在由當前在市場上出現的美國艾索潤滑脂性能也不錯。我們完全可以使用這些性能不錯的潤滑脂來改善電動機的運行狀況以降低機械損耗。作為電動機專業檢修人員我們還可以在合理選用軸承上下功夫,也可以節能降耗;既然我們已經知道數少的電動機機械損耗大,級數多的電動機機械損耗小。我們就可以在修理電動機時有選擇的使用軸承。例如,在高速的電動機上我們可以使用進口軸承或國產高級別的B、C級優質軸承室損耗降到最小。而在低轉速的電動機上我們可以使用國產的C、D級,這樣在軸承上我們就可以省下一筆資金,從而達到節能降耗的母的。

  3.2提高功率因數以降低機械損耗

  發電廠里的轉機拖動設備95%是交流異步電動機,而交流異步電動機是低功率因數的設備。如果提高其功率因數的問題我們進行討論。

  3.2.1合理調整運行設備,提高功率因數

  在未進行人工補償前,應考慮對電廠現有設備進行檢查和調整,使其合理運行,從而提高功率因數。

  (1)一般來說電廠內的設備都是配套的無需我們在容量和選型上考慮,只需考慮運行中的電機,避免“大馬拉小車“現象,當負載率低于40%時,可以考慮更換小容量的電動機。當負載率低于30%時,可將三角接線的繞組改為星形接線的與運行方式,這樣一來電動機的效率和功率因數均有所提高。

  (2)對老系列的電動機如:J0、J02系列的老式電機進行改造或淘汰,更換Y系列的節能電動機。

  (3)正確使用和維護電機,注意控制其頻繁啟動(頻繁啟動時功率因數很低),精心的檢修,在電動機安裝時調整好中心線及電機轉、靜子間隙也是必不可少的,因為氣隙不均會造成空載電流增大,功率因數降低。

  3.2.2加裝變頻器,提高功率因數

  使用變頻器進行調速來實現提高功率因數的目的,也是常用的節能方法,即在普通的交流異步電動機上加裝變頻器,此方法安裝簡單,操作方便,節能效果顯著。


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