風機與泵類電動機及電氣傳動系統的選擇研究

薛應斌

摘 要：我國是個能源消耗大國，在不斷的推進的工業化和城市化進程中，能源問題已經成為了我國經濟發展和社會發展的瓶頸。那么，在供熱工程中，風機與泵類電動機及電氣傳動系統的選擇，在勘察設計領域中，就已經成為了工藝專業與電氣專業交叉設計的結果，但同時，這也一直困擾著，工藝專業與電氣專業的交叉設計的工作。因此，本文就講詳細的進行介紹，風機與泵類電動機及電氣傳動系統的選擇時，需要考慮的電動機類型、轉速、電壓等級、電動機防護型式等主要因素，并提出相關的選擇的建議，從而能夠達到減少耗電里，實現節能的目的。

關鍵詞：風機;泵;電動機;電氣傳統系統;相關選擇;有效研究

在供熱工程中，風機與泵是被廣泛使用的一種通用機械。那么，為了響應國家節能的號召，降低風機與泵的能耗，在工程設計過程中，就要更加重視節能降耗，同時還必須正確的選擇風機與泵類電動機及電氣傳動系統。要求在保持經濟增長的條件下，逐年降低單位GDP的能耗指標。將又快又好發展經濟的指導思想改變為又好又快，因為，這意味著環境保護優于經濟發展。根據數據統計調查，我國的電動機耗能，約占總發電能的百分之三十，其中大多數為風機、水泵負載，風機、水泵運行效率，已經比工業發達國家同類產品低百分之二十左右。所以，風機與泵類電動機及電氣傳動系統的選擇，在勘察設計領域，屬于工藝專業與電氣專業交叉設計的結果，也是綜合性的技術成果，更是企業發展的關鍵。因此，為了能夠真正有效的提高電能的利用率，本文將著重的針對供熱工程設計過程中，風機與泵類電動機及電氣傳動系統選擇提出有效的建議，從而努力實現風機與泵的節能。

一、電機節能的設備

根據調速的本質來看，不同的調速方式，其實是改變交流電動機的同步轉速或不改變同步轉速兩種。那么，區分是否高效，主要還是看的是轉差率，調速時轉差率不變，無轉差損耗，就是高效。當然，靠調整轉差率來調速，也還是存在較大的轉差率時的，轉差損耗大，那么效率就低下。下面我們就來著重分析幾種調速方式。

（一）變極調速。交流電機的轉速和電機自身的極數是有關的，兩極同步轉速就是3000r/min，四極同步轉速是1500r/min，六極同步轉速是1000r/min，八極同步轉速是750r/min，那么，只要改變極數的話，就能使電機在兩到三個調速區間，來回的變換，但這個變換手段是比較麻煩的，而且調速死板，一般也只適用于籠型異步電動機。而有級調速，級差較大，不能獲得平滑調速，因為這種調速只針對固定形式的電機，控制復雜性高，可靠性較低，調速的范圍也非常有限，不適應廣泛的電機節能改造。

（二）串級調速。這類調速的原理，實際就是把轉子上多余的電能，回饋到電機定子中，從而減少電網，對定子的電能供應，雖然這種方式看似簡單，但其實主要是針對轉子繞線式的交流電機，而且還需對電機的定子做改動，增加內饋定子繞組（副繞組），所以，最好使用專門的內饋式高壓交流電機。高壓交流電的主要優點，是無須改動原有控制部分的，直接更換電機再加套轉子變頻裝置就可以。但必須注意要慎重對待，對原有的電機，加以改造來實現內饋式的串級調速，因為內饋式電機，分了部分繞組作為內饋繞組，原有直接依賴電網供電的主繞組數目減少，所以，必須要加長電機，加大主繞組磁通量，這樣才能保證電機在大負荷時，正常運作。否則一旦滿負荷工作的話，電機就會過負載，非常危險。但它的缺點也是非常明顯的，繞線式轉子，必須通過滑環和電刷系統才能工作，否則電機的效率就會隨之下降。直流電機逐步被淘汰也主要是這個原因。所以，在考慮使用內饋式串級調速時，一定要考慮系統停機檢修轉子設備。

（三）液力耦合器調速。液力耦合器是一種液力傳動裝置，它一般都是由泵輪和渦輪組成的，統稱為工作輪，把它放在密封殼體中，殼中就會充入一定量的工作液體，那么，當泵輪在原動機帶動下旋轉時，就處于其中的液體受葉片推動而旋轉，因此，在離心力作用下，沿著泵輪外環進入渦輪時，就在同一轉向上給渦輪葉片以推力，使其帶動生產機械運轉。其次，液力耦合器的動力傳輸能力，與殼內相對充液量的大小也是一致的。在工作過程中，改變充液率就可以改變耦合器的渦輪轉速，從而作到無級調速。然而，這種調速方法，實質上是轉差功率消耗型的做法，其主要缺點，就是隨著轉速下降效率越來越低，就需要斷開電機與負載進行安裝，維護工作量就大。

二、電機調速節能工作原理

電機調速的作用，通常情況下都有以下兩點：一，是生產工藝上的需求，二是節能。而相異步電動機轉速公式為：n=（60f/p）（1-s） ，是能改變供電頻率以及電動機的極對數和及轉差率，從而可達到改變轉速的目的。風機、水泵屬于典型的平方減轉矩，風機的風量與轉速也是成正比的，風機的風壓與轉速的平方也成正比，并且風機的軸功率（功率輸出）與轉速的立方也成正比，所以說，調節電動機的轉速，就能夠直接調節流量。從理論上來講，速度降低百分之十時，就會帶來百分之二十七左右的功率下降，因為功率的大幅度降低，是能夠得到明顯的節能效果的。其次，調速裝置，應該滿足變量規律、調速精準、調速范圍、功率以及速度穩定性等方面的參數要求。因為，風機泵類變量設備的運行規律，都是按其流量的變化范圍以及在每種變量運行下的時間來分的，那么，其中最主要的就有以下幾種類型：一，高變量型。流量超過百分之九十時，各種調速方式的節能效果，與入口節流方式相近，這時就能調速運行，節流控制就夠用了，從而可以節省一些不必要的投資。二，全變量型。低流量時間長，可能夠采用變頻方式，則高流量時間長，就用變頻或串調方式，但是，也可以用有轉差損耗的調速方式。若流量長時間超過百分之九十，就只能切換到全速運行，在入口處節流控制。

三、結語

總而言之，通過上述對不同電動機的調速，以及節能技術的分析比較，我們能夠看出，各種調速技術，都具有著各自的特點和適用范圍。但是，變頻調速，是調速節能的發展方向，再技術上是更具有優勢的。隨著科學技術的不斷發展，電力電子元件性能的不斷完善，變頻調速器的價格會逐步下降，再加上與變頻調速器相適應的電機等產品的出現，在調速節能領域，變頻調速，取代其他調速也會是必然的。所以說，變頻調速將在今后的節能降耗工作中，發揮越來越顯著的作用。總之，在風機和泵類設備上，應用調速技術和交流調控裝置提供市場，是我國節能工作的重要方面。那么，為了使這項工作普及化，電力系統以及電氣傳動、器件制造方面都需要協同努力，才能促進我國的發展。

參考文獻：

[1]盧青松.電氣傳動及控制系統的節能技術[J].通訊世界，2019，26（08）：278-279.

[2]龐月.風機與泵類電動機及電氣傳動系統的選擇探討[J].現代建筑電氣，2018，9（04）：13-16.

[3]戴天鷹.關于雙饋型風機電氣傳動系統的低壓電器選型[J].電器與能效管理技術，2015（03）：71-74.

[4]黃騰，王文輝，黃勁松.風機泵類電動機節能技術分析[J].有色冶金節能，2009，25（06）：29-32.

[5]肖天倫.風機、泵類專用電動機的節能原理及設計方法[J].機電工程技術，2004（07）：61-63+73.