冶金企業(yè)高壓電機(jī)的節(jié)能調(diào)速裝置分析

李一多

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司設(shè)備檢修中心，山東 萊蕪 271104）

冶金企業(yè)作為重工業(yè)自身存在一定污染性，同時(shí)需消耗極多電力資源，因此冶金企業(yè)需秉持與時(shí)俱進(jìn)發(fā)展理念，從經(jīng)濟(jì)建設(shè)實(shí)況出發(fā)，關(guān)注節(jié)能優(yōu)化建設(shè)，降低能耗，減輕冶金業(yè)發(fā)展對(duì)環(huán)境所帶來的壓力，使企業(yè)建設(shè)與發(fā)展更富成效。冶金企業(yè)建設(shè)發(fā)展過程中，存在高壓電機(jī)異常耗能問題，阻滯企業(yè)朝著節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展，為使冶金企業(yè)良性發(fā)展，分析其高壓電機(jī)節(jié)能調(diào)速裝置顯得尤為重要。

1 冶金企業(yè)高壓電機(jī)節(jié)能調(diào)速裝置探析背景

高壓電機(jī)在冶金企業(yè)中消耗極多電能，水泵及離心式風(fēng)機(jī)作為高壓電機(jī)主要負(fù)責(zé)帶動(dòng)的裝備設(shè)備，其運(yùn)行成效直接關(guān)乎企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營穩(wěn)定性，為此高壓電機(jī)需在冶金企業(yè)承建之初，依據(jù)企業(yè)發(fā)展目標(biāo)及負(fù)荷情況科學(xué)選擇高壓電機(jī)。然而，在當(dāng)今機(jī)械制造市場上，供應(yīng)商所提供的風(fēng)機(jī)及水泵多為低負(fù)荷型設(shè)備，以30%～60%為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置額定功率。為使冶金企業(yè)得以穩(wěn)健發(fā)展，降低高壓電機(jī)能耗勢(shì)在必行，冶金企業(yè)需迎合時(shí)代發(fā)展，思考降低成本、節(jié)約能耗方略，科學(xué)使用節(jié)能調(diào)速技術(shù)，使其符合機(jī)械調(diào)速及電氣調(diào)速需求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能調(diào)速目的。

2 分析冶金企業(yè)高壓電機(jī)節(jié)能調(diào)速裝置

2.1 液力耦合器

液力耦合器主要應(yīng)用負(fù)載與電機(jī)之間，且由主軸、渦輪、泵輪及外殼等元件構(gòu)成，在該裝置啟動(dòng)后，輸出軸會(huì)在液力耦合器內(nèi)帶動(dòng)泵輪，在泵輪運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，液力耦合器內(nèi)液體會(huì)不斷加速，在加速過程中渦輪隨之開始運(yùn)動(dòng)，渦輪運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的動(dòng)能由輸出軸傳出，并由負(fù)載處接收，繼而達(dá)到調(diào)速目的。其中，液力耦合器內(nèi)液體是動(dòng)能控制主要因素，為此需通過電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)其數(shù)量予以調(diào)控，達(dá)到負(fù)載轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)目的，使節(jié)能降耗成效得以提升。

2.2 變頻器

為使冶金企業(yè)高壓得以穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能調(diào)速，冶金企業(yè)會(huì)在電機(jī)與電機(jī)電源二者之間加置變頻器，這個(gè)變頻裝置可幫助企業(yè)達(dá)到節(jié)能降耗目的。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)是變頻器良性運(yùn)行與科學(xué)利用關(guān)鍵元件，通過改變電通斷頻率，在降低能耗同時(shí)，達(dá)到提高冶金企業(yè)內(nèi)生產(chǎn)效率目的，降低電機(jī)運(yùn)動(dòng)功率，隨之降低轉(zhuǎn)速。變頻器可依據(jù)冶金企業(yè)日常生產(chǎn)運(yùn)行需求，轉(zhuǎn)化頻率并向相關(guān)生產(chǎn)體系高效輸出電流，然而介于冶金企業(yè)內(nèi)部元器件線路較為復(fù)雜，頻率交流輸出路徑存在無法承擔(dān)變頻輸出電流量現(xiàn)象，導(dǎo)致交流變頻及相關(guān)變頻器僅能用于低轉(zhuǎn)速設(shè)備，調(diào)頻范圍窄這一問題影響，使變頻器應(yīng)用推廣受到局限。為使變頻器得以有效應(yīng)用，技術(shù)人員在原有變頻交互形式基礎(chǔ)上，研究出直流、交流相互交互方式，使直流電通過濾波可直接變?yōu)榻涣麟姡┮苯鹌髽I(yè)生產(chǎn)運(yùn)營所用，具有精度高、范圍廣優(yōu)勢(shì)，滿足冶金企業(yè)高壓電機(jī)節(jié)能調(diào)速客觀需求。

2.3 永磁調(diào)速器

永磁調(diào)速器由鋁、銅等導(dǎo)體材料、釹鐵硼等金屬氧化物構(gòu)成，該裝置通過調(diào)節(jié)高磁能積產(chǎn)生扭矩，通過扭矩變化實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)。永磁調(diào)速器通常應(yīng)用在負(fù)載與電機(jī)二者之間，該裝置在運(yùn)行期間會(huì)激發(fā)釹鐵硼材料自身永久磁場，在該磁場加持下，電機(jī)輸出軸及相關(guān)元件會(huì)展開穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)負(fù)載側(cè)會(huì)收到電機(jī)側(cè)傳來的扭矩，在扭矩帶動(dòng)下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)高壓電機(jī)節(jié)能調(diào)速目的。其中。釹鐵硼永久磁場間隙轉(zhuǎn)變需在電動(dòng)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)下改變間隙，用改變的間隙調(diào)節(jié)磁場結(jié)構(gòu)及強(qiáng)弱，用以滿足冶金企業(yè)高壓電機(jī)運(yùn)行需求，提升節(jié)能調(diào)速綜合成效。

3 比較冶金企業(yè)高壓電機(jī)節(jié)能調(diào)速裝置應(yīng)用實(shí)況

通過對(duì)冶金企業(yè)高壓電機(jī)節(jié)能調(diào)速裝置研究背景進(jìn)行分析可知，冶金企業(yè)在新時(shí)期發(fā)展需注重節(jié)能降耗，為此調(diào)速裝置在冶金企業(yè)內(nèi)科學(xué)應(yīng)用是趨勢(shì)，符合對(duì)重工業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)良性發(fā)展客觀需求。為使高壓電機(jī)節(jié)能調(diào)速器配置更為科學(xué)合理，比對(duì)各節(jié)能調(diào)速裝置應(yīng)用實(shí)況顯得尤為重要。

3.1 比較冶金企業(yè)高壓電機(jī)節(jié)能調(diào)速裝置應(yīng)用背景

為使冶金企業(yè)高壓電機(jī)節(jié)能調(diào)速裝置應(yīng)用比較更富成效，需設(shè)定研究背景，使比較更富針對(duì)性、科學(xué)性、有效性，為此以離心式水泵這種在冶金企業(yè)內(nèi)部出現(xiàn)頻率極高的裝置為例進(jìn)行系統(tǒng)分析，比較對(duì)象為液力耦合器、變頻器及水刺調(diào)速器，比較目的是通過分析明晰節(jié)能調(diào)速裝置應(yīng)用價(jià)值。某有色金屬冶煉企業(yè)，每年約生產(chǎn)16萬噸電解鋅，13萬噸電解鉛，日常運(yùn)行極為穩(wěn)定，表明高壓節(jié)能調(diào)速裝置在該企業(yè)內(nèi)同樣得到穩(wěn)定應(yīng)用，不會(huì)受到企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)整等因素影響，出現(xiàn)高壓電機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定消極現(xiàn)象，為保障比較分析結(jié)論科學(xué)性奠定基礎(chǔ)。

3.2 分析冶金企業(yè)高壓電機(jī)節(jié)能調(diào)速裝置參數(shù)

冷卻循環(huán)水泵車間分別設(shè)置在生產(chǎn)線內(nèi)，以4臺(tái)離心式循環(huán)水泵為標(biāo)準(zhǔn)，配置砸車間內(nèi)，為保障冶金企業(yè)內(nèi)部冷卻循環(huán)水泵車間可良性運(yùn)行，4臺(tái)設(shè)備內(nèi)有1臺(tái)為備用裝置，其余3臺(tái)用于生產(chǎn)運(yùn)行，用YKK560S-6型號(hào)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，450kW為該電機(jī)額定功率，10000V為額定電壓，以991r/min為標(biāo)準(zhǔn)控制奠基轉(zhuǎn)速，以44m為基準(zhǔn)配套水泵揚(yáng)程，2476m3/h誒額定電流，每個(gè)車間內(nèi)裝置參數(shù)卑配置標(biāo)準(zhǔn)基本相同，均以5880～6000m3/h為標(biāo)準(zhǔn)保持供水量常年穩(wěn)定。

3.3 分析高壓電機(jī)節(jié)能調(diào)速裝置

液力耦合器為某有色金屬冶金企業(yè)電機(jī)原配裝置，經(jīng)改造后安置進(jìn)口高壓變頻器，通常情況下以38Hz為標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定運(yùn)行，在使用3～5年間該設(shè)備因企業(yè)生產(chǎn)線金屬顆粒及腐蝕氣體無法穩(wěn)定運(yùn)行，為節(jié)約生產(chǎn)成本，避免企業(yè)生產(chǎn)線因頻繁維護(hù)高壓電機(jī)節(jié)能裝置而耽誤生產(chǎn)，最終將其拆除，取而代之的是一臺(tái)永磁節(jié)能調(diào)速器（450kW），轉(zhuǎn)速為750～760r/min，經(jīng)使用后該有色金屬冶金企業(yè)得出如表1所示高壓電機(jī)節(jié)能調(diào)速裝置分析比對(duì)表。

通過對(duì)表1進(jìn)行分析可知，高壓變壓器維護(hù)成最高，液力耦合器維護(hù)成本最低，在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)長內(nèi)，消耗電能最高者為高壓變頻器，永磁調(diào)速器電力消耗量最低，表1內(nèi)高壓電機(jī)節(jié)能調(diào)速裝置均具有節(jié)能降耗作用，其中屬永磁調(diào)速器節(jié)能效果最佳，然而該裝置在使用過程中存在泵水流量最少現(xiàn)象。由此可見，各類高壓電機(jī)節(jié)能調(diào)速裝置具有不同應(yīng)用優(yōu)質(zhì)，冶金企業(yè)需從自身發(fā)展實(shí)際需求著手，科學(xué)選擇電機(jī)節(jié)能調(diào)速裝置，使其與企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展客觀需求保持同步，期許企業(yè)在節(jié)約能耗同時(shí)，可保障冶金企業(yè)穩(wěn)定運(yùn)行，保障各個(gè)生產(chǎn)體系及營運(yùn)環(huán)節(jié)，均可達(dá)成生產(chǎn)目標(biāo)。

4 結(jié)語

綜上所述，冶金企業(yè)，存在一定環(huán)境污染及資源浪費(fèi)現(xiàn)象，在當(dāng)今企業(yè)轉(zhuǎn)型及生態(tài)保護(hù)大背景下，冶金企業(yè)若想得到穩(wěn)健發(fā)展，作出有效調(diào)整，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗生產(chǎn)目標(biāo)，需明晰高壓電機(jī)節(jié)能調(diào)速裝置配置意義，分析液力耦合器、變頻器及永磁調(diào)速器，從實(shí)踐出發(fā)分析這三種節(jié)能調(diào)速裝置應(yīng)用實(shí)況，引導(dǎo)企業(yè)有效選配節(jié)能調(diào)速裝置，為推動(dòng)冶金企業(yè)朝著節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展奠定基礎(chǔ)。