水泥企业的用电量约占水泥成本的l/3,而其中的电动机耗能占总负荷90%以上,所以做好电动机运行的节能工作至关重要。不但可以减少电费开支,还可以挖掘配电系统的供电能力,有利于降低整个配电系统的电力损耗。
一、电动机的合理选型和节能改造
1.1选用节能型电动机
Y系列交流电动机是全国统一设计的新系列产品,是国内目前较先进的三相异步电动机。20世纪80年代中期即在全国推广应用。其优点是效率高、节能、启动性能好。而目前国内许多老水泥企业仍大量采用JO2系列电动机,相比来说Y系列比JO2系列电动机效率提高了0.413%。因此用Y系列电动机取代旧式电动机势在必行,目前我厂85%电动机都已改为了新型号电动机。
1.2合理选用电动机类型
选择电动机类型除了满足拖动功能外,还应考虑经济运行性能。对于年运行时间大于3000h,负载率大于50%的场合,应选择YX系列高效率的三相异步电动机。与Y系列相比,其效率平均高3%,损耗降低20%~30%,虽然价格高于Y系列电动机,但从长期运行考虑,经济性还是明显的。
同步电动机能提高企业电网的功率因数,降低供电线路损耗,但控制系统繁杂,价格较高。随着异步电动机制造水平的提高,新设备已很少采用。
1.3合理选用电动机的额定容量
国家对三相异步电动机3个运行区域作了如下规定:负载率在70%~100%之问为经济运行区;负载率在40%~70%之间为一般运行区;负载率在40%以下为非经济运行区。若电动机容量选得过大,虽然能保证设备的正常运行,但不仅增加了投资,而且它的效率和功率因数也都很低,造成电力的浪费。因此考虑到既能满足水泥厂设备运行需要,又能使其尽可能地提高效率,水泥企业一般负载率保持在60%~l00%较为理想。对于负载率小于40%的三角形接法电动机可改为星型接法,以提高其效率。
1.4 老式电动机的节能改造
(1)更换电动机的外风扇,将电动机的外风扇改为节能型,对于不同型号的电动机,有对应的节能型风扇产品可供选用。主要用于单方向运转的2极和4极电动机,改后可提高效率1.35%~2.55%。
(2)采用磁性槽泥代替原来的槽楔,用磁性槽泥进行电动机节能改造后,可降低电动机的铁芯损耗和附加损耗,提高效率,虽然启动转矩会下降10%~20%,但很适应空载或轻载启动的电动机改造。
二、电动机启动和运行形式的合理设计
2.1低压笼型大中型电动机
若采用全压直接启动方式,这要求电力系统有足够大的容量,而实际运行时,电力系统负载率很低,影响供电效率,并且用直接启动方式易烧毁开关、电动机,影响电网其他设备的运行,往往为了尽量减少电动机启动次数而宁愿让电动机空转而不停车,造成大量浪费。此类电动机可以用电动机软启动器启动。电动机软启动器是采用大功率晶闸管模块作为主回路的开关元件,通过控制它的导通角以实现软特性的电压爬升。它具有对电网无过大冲击,对机械传动系统(齿轮及轴连接器)震动小,启动转矩平滑稳定等诸多优点。启动电流在2.5~3.5倍额定电流之间可调,启动时间可调。我厂在185、155kW罗茨风机和55kW排风机上应用,改造后具体情况见表1,解决了改造前采用直接启动时,经常发生的变压器跳闸及开关、电动机烧毁的现象。
2.2高压笼型电动机
传统的启动方式多选用电抗器、自耦变压器等,但这些启动设备都不能很好地满足启动要求,很难获得理想的启动参数。目前出品的热变电阻软启动装置能较好地满足启动要求。热变电阻器由具有负温度系数的电阻材料制成,电阻器串于电动机定子回路,当电动机启动、电阻体通过启动电流时,其温度升高,而阻值随之减小,从而使电动机端电压逐步升高,启动转矩逐步增加,以实现电动机的平稳启动。根据电动机参数和负载要求的启动转矩,能方便地配置适当的启动电阻值获得最佳的启动参数,即在较小的启动电流下,获得足够大的启动转矩。海螺集团回转窑风机上已有应用,启动电流为2.92Ⅰe,与用电抗器相比,电流下降了28%,电网压降由8%降到了5%。这说明在启动过程中有一定的节能效果,延长了电动机的使用寿命,减少了对机械设备的冲击。由于启动装置热容量大,几乎无需维修,因此在水泥企业的相关电动机上有明显的推广价值。
2.3 大型绕线型电动机
以前大多采用频敏变阻器启动,但其故障率太高。目前较为成熟的方式是采用液体变阻启动器。它是利用两极问的液体电阻,通过机械传动装置使极板的距离逐步接近,直至接触,达到串人转子回路中的电阻无级变小最后为零,实现电动机无冲击的平滑启动。其特点是启动电流小,对电网无冲击,热容量大,可连续启动5~10次,维护方便,使用可靠。目前我厂该类型电动机已全部采用液体变阻启动器。