二、動力系統節能
1、電機變頻器節能
在交流異步電動機的諸多調速方法中,變頻調速的性能最好,調速范圍大,穩定性好,運行效率高。采用通用變頻器對籠型異步電動機進行調速控制,由于使用方便、可靠性高并且經濟效益顯著,所以逐步得到推廣。變頻器用于電動機調速、負載功率變化的場合,如注塑機、各類泵(風機、空壓機等)、電機拖動系統、橋式起重機。一般開環控制的電動機由于不能感知外部負載的變化只能以恒功率的方式運行,存在能源浪費。而由變頻器拖動的電機,可實現閉環控制,由傳感器感知外部負荷和速度的變化,然后交計算機處理,通過計算機控制變頻器來調節電動機的轉速和功率輸出,始終一最優化的方式來控制電動機的功率輸入,從而達到節能的目的。變頻器的節電率一般可達到23%~40%,并延長電機壽命2~4倍以上。
這里我們主要以注塑機類負載為例,介紹一下變頻器節能。 注塑機油泵的特性分析與變頻節能原理:
油泵是注塑機工作的動力來源,利用變頻器對油泵進行控制,主要通過對其流量的控制而有效的節能,這是變頻器最廣泛的一種應用。
注塑機生產運行時,其液壓系統在各個工序階段要求的壓力、流量是不同的,但是油泵電機始終定速運行,其輸出流量始終不變,大量能量以壓力差的形式浪費在閥門上。采用變頻調速控制技術后,節能器可根據注塑機當前的工作狀態,控制油泵電機的轉速來調節油泵的輸出流量,使油泵實際供油量與注塑機實際負載流量在任何工作階段均能保持一致,保證電機在整個變化的負荷范圍內的能量消耗達到所需的最小程度,徹底消除了溢流現象,并確保電機平穩、精確地運行。采用變頻技術改造后,節能效果十分顯著,一般可達25%~60%。 注塑機節能系統的核心技術為變頻技術,具有如下技術特點:
⑴過載能力強。
⑵防護等級高,環境適應能力強,使用壽命長。
⑶采用流量和壓力雙信號控制,適用于各種復雜模件的生產。
⑷體積小,結構緊湊,安裝簡便。
⑸具有自動復位、掉電復位功能,保證生產連續及生產效率。
⑹質量好,穩定性高。 注塑機采用變頻節能技術后,具有以下特點:
⑴、高節電率:采用先進的微電腦控制技術,使定量泵變為節能型變量泵;注塑機液壓系統與整機運行所需功率匹配 ,無高壓節流溢流能量損失;節電率高達25%~60%;改善功率因數:改造前功率因數一般為0.6~0.8,改造后可達0.96以上,故能顯著提高電網功率因數,降低無功電流,從而降低線路損耗。對供電設備而言,則起到了增容的作用。
⑵、高可靠性 :保留注塑機原有控制方式及油路不變;計算機監控,發現故障及時報警,具有過壓、過流、過載、過熱、欠壓及對地短路等多種保護,還可有效地保護油泵電機;采用市電 /節能運行控制方式,以備故障時不影響生產。
⑶、軟起動:減輕開鎖模震動,延長設備和模具的使用壽命;減輕噪音 ,改善工作環境;系統發熱明顯減少,油溫穩定,注塑機冷卻用水量可節省30%以上;延長密封組件的使用壽命,降低停機維修機會,節省大量維護費用。
⑷、操作簡易:與注塑機同步運行 ,無須任何調節。 現場改造的幾點技術問題:
目前市場上各種注塑機變頻節能器種類繁多,技術含量和產品質量參差不齊,因此在現場改造中出現了一些具體問題,有的是屬于采用變頻調速技術后的正常現象,而有的則是屬于產品或應用中應該克服的缺點:
(1)電機聲音較市電時尖銳
節能器驅動注塑機油泵電機是采用變頻技術,由于變頻器輸出電壓是由無數脈沖組成,存在著高次諧波,故電機運行轉速不同時會發出不同響度且稍尖銳的聲音,這是正常現象,并可以通過調整變頻載波頻率來降低尖嘯聲。
(2)電機溫度略高于市電運行時的溫度
由于輸出諧波的存在,諧波通過電機繞組也要產生一部分熱量,因此,電機在變頻節電運行時的溫度要稍高于市電運行時的溫度;同時,在中低速運轉階段,電機冷卻風扇轉速下降,散熱能力降低,溫升可能上升 5~8℃左右。由于普通油泵電機絕緣等級均在B級或F級以上,故電機溫升仍在允許的范圍內,不會影響電機的使用和壽命。
(3)對注塑機的正常運行產生干擾
變頻裝置產生的諧波對注塑機的一些控制回路會有一定干擾,影響注塑機的正常動作,特別是一些制造工藝粗糙﹑諧波含量大的的變頻器用在工藝不穩定的注塑機表現的更明顯,這就需要我們在現場采取一些對策解決干擾問題。干擾源主要有下面兩個方面:
(1)高次諧波通過導線產生的無線電干擾
對這類干擾可以通過在變頻裝置的輸入或輸出側加裝抑制無線電干擾的設備加以解決,例如磁環或濾波器等;
(2)輸入諧波通過電源耦合到其他用電設備形成干擾
對這類干擾可以在變頻裝置的輸入側加裝濾波器解決,或者安裝進線側交流電抗器也有一定效果;另外,同一電源下的其他設備最好能做到隔離供電。
(4)影響注塑生產的效率
變頻節能器在控制油泵電機速度的過程中存在著一定的加減速時間,相比原來的電磁閥開通速度有一定的滯后,導致單位加工周期延長,生產效率受到一定影響,如果變頻節能器能夠采用流量和壓力兩路信號控制,同時根據情況修改部分注塑機參數,就能夠較好地解決這個問題。
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