浅谈电机节能降耗技术

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浅谈电机节能降耗技术:汽轮发电机组节能降耗技术改造的措施

【摘要】针对我国电力企业本文简要介绍了汽轮机改造的技术形式及措施，因为能源是国民经济的基础资源，制约我国国民经济建设的重要因素。发电企业加大汽轮机组改造力度，是企业节能降耗是提高经济效益最直接、最有效的途径其社会意义也非常重大。

【关键词】机组节能降耗 形式分析措施

多年来，我国电力企业和设备制造企业都在全力以赴进行机组改造。这是因为，在我国发电系统中，一些中低参数、小容量的蒸汽发电机组还在运行，这些机组的热效率很低，且大多属超期服役，如果将其在短期内全部拆除，从经济上和电力需求方面来看，是不现实的。同时，一些早期安装的高参数机组，如100～200MW机组，由于受当时设计制造水平的限制，运行时间较长，已接近或达到额定寿命，这些机组存在着效率低、煤耗高的问题。因此，将中低参数机组改造为既发电又供热的 “热电联产”机组，供生产和生活用汽需要。同时用现代科学技术改造和翻新老机组，使老机组焕发青春。机组通过改造不仅可以大大降低煤耗，提高机组的经济性，而且可以提高运行的可靠性和延长机组的寿命，这一措施无疑有着深远的意义和较高的经济价值。

一机组改造的几种技术

形式汽轮机改造有多种技术形式，每种形式都有其特点，必须具体问题具体分析，全面考虑，达到改造的目的。

1通流部分现代化改造

随着现代科学技术的快速发展和设计方法的不断完善，汽轮机设计水平较过去有了很大提高，全新高效新叶型、全三元气动设计技术系统、通流部分通道优化设计、自带围带动叶片、高效新型整圈阻尼长叶片设计和调频技术、弯扭型和马刀型叶片设计等新技术在各制造厂新产品开发中成功应用。这些技术代表汽轮机领域内最新发展趋势，通过采用这些先进技术来改造老机组将使机组的经济性、安全可靠性及运行灵活性达到国外同类机组的先进水平。这也是国外电站行业发展的一个显著特点。因此近几年来，各制造厂都在努力开展机组改造工作。其中200MW机组改造已全面展开，并取得了很大成绩，为以后机组通流改造积累了很多经验。

2抽汽改造

汽轮机抽汽改造是利用原回热抽汽口加大面积或利用汽缸开孔增加抽汽，供生产和生活用汽需要，实现热电联产；联通管开孔抽汽也是一种特殊形式。采用较多和较容易实现的是非调整抽汽改造，要求抽汽量不大，且比较稳定，抽汽压力允许有一定的波动，抽汽量和抽汽参数可以通过调整进汽量而小范围调整，这种改造简单易行，费用也低，但供汽量小，热能利用率不够高。根据机组本身的具体情况，也可改造成可调整抽汽，完全变成抽汽机组，实现热电联产，以热定电，经济价值较高，综合效益及社会效益明显。联通管打孔抽汽也易改为可调整抽汽，机组加装调节阀，在热负荷较大及变化幅度较大的情况下可实现稳定的供汽参数。还有一种改造方式是将抽汽后隔板堵掉一定面积，流过的蒸汽满足加热器和转子冷却要求。这种改造简单易行，供汽量更大，但要求供汽量比较稳定。当然如果热负荷很稳定，量又很大，也可改造为背压机组运行，这是另外一种形式的技术改造。总之，进行抽汽改造实现热电联产，既供热又发电，是节约能源的有效途径，是目前采用较多的一种机组技术改造形式。

3改造为背压机组

改造机组以供汽为主，发电为辅，供汽负荷稳定且不要求冷凝工况运行，无热负荷时机组停运，此时可将机组改造为背压机组，这样可以保证机组改造获得最佳经济效益。背压可根据热负荷来确定，根据热力核算确定排汽口位置，将以后的各级拆除。调节系统仍可采用原系统适当进行调整。这种改造适用于生产均衡的工业企业供热或集中供热系统。

4改造为低真空运行机组

凝汽机组改造为低真空循环水供热亦即将凝汽器循环水系统略加修改，增设管路及热水泵等设备，并与外部热水网相连接，在机组运行时，使循环水出口温度升高到40～60℃或更高的温度，以达到采暖供热的要求。改造后，机组发电能力虽有所降低，但机组排的汽化潜热得到了充分利用，减少了冷源损失，提高了能源利用率，使高品位的热能用于生产高质量的电能，低品位的热能用于采暖，实现了能源的梯级利用，而且可取代单独供暖锅炉，改善城镇居民的生活环境。15安装新的前置和后置机组这种改造是将中低参数锅炉改为高参数新锅炉，在原机组前加装一台高参数背压机组，使排汽参数满足原机组进汽参数要求，从而提高了机组效率，如果能同时将中低参数机组改造为抽汽机组，则综合效益会更高。这种形式的改造，机组在运行时，要做好前后机组的运行匹配。有的电厂根据当时情况安装了高参数背压或抽汽机组，但后来热负荷发生了变化，造成背压机组不能正常运行，抽汽机组不能在最大工况下运行，甚至在冷凝工况下运行，造成设备闲置和浪费，在这种情况下可以考虑加装后置机组，提高设备的利用率和电厂综合经济效益。

二机组改造的一些技术措施

1热负荷的确定

准确地确定热负荷是保证机组改造成功及提高经济性的关键。对于不可调抽汽改造，其抽汽量和抽汽参数只能通过调整进汽量而小范围调整，因此确定抽汽量应根据当时的用汽情况，长时间保持稳定，以保证机组能在经济性较佳的抽汽工况下运行，当热负荷偏大和偏小时，再适当地采取其它措施或利用其它设备，保证改造机组的热能利用率和综合经济效益。

2低真空运行的一些技术措施

采用低真空供暖后，需要注意的问题：(1).内效率降低。由于采用低真空运行，末几级在偏离设计工况下运行，降低了内效率，同时末几级容量流量大幅度降低，造成脱流、回流，引起不稳定振动，使末几级尤其末级动应力增大，增加了疲劳破坏的危险性。因此机组改造后，应进行末级流场和强度计算校核。（2）.因提高背压和循环水温，凝汽器热膨胀增大，影响凝汽器铜管在管板上紧固的严密性，或者铜管内结垢或聚积从70～80℃的热网中分离出的一些氧化物，导致传热恶化，使排汽温度和端差不断上升而无法运行。因此在运行时，需经常注意观察和维护。

 3排汽温度的变化和机组振动问题

机组改造为背压式或低真空运行，由于末端温度升高，低压轴承温度也升高，但一般升高不多，可由轴承润滑油带走，回油温度略有升高。若要避免回油温度升高太多，则可适当扩大进油口，增加进油量。同时，由于排汽温度升高，排汽缸支承座膨胀量增加，使汽轮机后轴承抬高量增加，造成机组振动值增大，因此需进行轴承抬高量详细核算和重新确定标高值。经计算及分析表明，若在转子找中时考虑轴承的标高变化，不会产生振动问题。对于拆除叶轮的改造，由于转子质量变轻，轴承比压及静挠度发生变化，改造后需重新计算临界转速及轴承静抬高量，并要重新进行转子动平衡试验，保证不出现振动问题。

4强度和刚度核算

机组改造后，对工作条件及结构发生变化的部件如汽缸、隔板、叶片、转子、螺栓等需进行详细的强度和刚度核算，对改造为背压机组还需进行密封性校核，必要时可更换螺栓材料，提高螺栓的初应力。

5热力系统

为使机组改造后在满足热负荷的条件下提高效率和经济性，对原有加热器尽可能保留，但由于各抽汽口的参数可能会发生变化，因此应进行适当的调整，必要时也可取消个别加热器。

6抽汽管的布置与焊接工艺

当机组改为抽汽时，抽汽口应尽量利用原抽汽口加大。如要在汽缸上开孔，为了不使汽缸刚度降低太多，一般采用一个或几个圆孔或扁圆孔，然后采用联箱汇聚在一起。抽汽管的材料若用合金钢管，则焊条也需用合金钢焊条，焊接时需整体加热，以保证汽缸不引起较大的变形。若用奥氏体钢焊条，虽可以冷焊，但汽缸易产生裂纹。因此，在温度允许时最好采用碳钢管，用结507焊条，塑性较好，焊后回火，可保证强度。在抽汽管道设计时，应注意不应有过大的附加推力作用在汽缸上，可以在管道上加装膨胀节，以免推力过大使汽缸跑偏。

7轴封系统

机组改造为背压或低真空供热机组，使轴封端压力升高，为了保证汽封不向外泄漏，可增加抽汽器，并将后汽封体加长，增加汽封圈数，对于背压机组可将汽封体移到拆除级的位置。

8抽汽机组的补给

水改造为抽汽机组后，补给水量增加，如果是补充热水可直接补在除氧器内，如补给水温度较低，需加热后补在除氧器内。也可在凝汽器喉部采用喷雾冷凝排汽，满足补给水需要，但这种补水方法对补给水量有一定的限制。

9调节和保护系统

机组改造时，调节系统需进行调整或改造，对于冷凝式机组，其调节系统是按转速——电负荷关系来进行调节的，改为供热机组后，对于非调节抽汽，应按热负荷来调节进汽量。为了节省投资，可采用电气调压系统由压力变送器产生电气信号，经同步器动作调速系统，调节进汽量，维持供汽压力。机组改造为可调整抽汽机组，调节系统应进行较大改造，以便可根据热电负荷来调节进汽量，或者调节电负荷满足热负荷需要。调节系统需要增加调压器、油动机、滑阀及连接件和管路等，并需要增加调节系统进油量。对抽汽改造的保护系统，在紧急工况甩负荷时应自动切除调压系统，强迫关闭抽汽逆止阀和抽汽调节阀(回转隔板)，并动作同步器，关闭调节阀。当抽汽压力过高时，应有过压保护。

技术改造时电力企业发展的永恒主题，用现代科学技术翻新和改造老机组，把他们改造为热电联产、集中供热是投资少、见效快、提高经济效益的有效途径，在今后电网中，随着大功率高参数机组的增加，电网供需矛盾逐步缓解，100MW和200MW凝汽机组改造为以热定电的供热机组将是未来改造的一种趋势，每种改造形式都有其特点和难点改造任务即复杂又艰巨，加快发电厂技术改造和技术进步的步伐，对促进电力行业可持续发展有着重要的意义。

作者简介：张亚薇（1967.10），女，吉林省吉林市人，吉林市热力集团有限公司,研究方向:动力工程.

浅谈电机节能降耗技术:电机节能降耗技术和方法探讨

摘要：随市场经济的飞速发展，我国各项生产建设事业均实现了迅猛腾飞，在创设显著经济效益的同时能耗量庞大问题也日益显著。本文首先简要论述了电动机的效率以及功率因数，基于此，深入阐述了一些电机节能降耗的措施，仅供大家参考。

关键词：电机节能降耗、效率、功率因数

一、前言

现阶段，电动机转换为机械能而消耗的电能占到我国总发电量大约有60%，根据相关调查，在我国几个主要电网中，整个工业用电的60%~68%被电动机消耗，大致符合工业发达国家的比重。这么多电能几乎等同于2亿多吨原煤，如果提高电动机效率1 %左右，我国每年能够节约200多万吨原煤，这就意味着我国每年能够少开采原煤量达到200多万吨，就目前我国面临能源短缺问题、环境保护问题以及可持续发展战略而言，提高电动机效率具有深远意义。现阶段，国内工业企业电动机大部分处于低效、轻载、高能耗的运行状态，每年浪费了大量电能,相较于国外先进水平，运行效率低10~20个百分点。因此,各个企业单位要对此引起足够重视，积极推广电动机节能，提高电动机的效率。

二、电动机的效率以及功率因数

1、电动机的效率

电动机的效率指电动机的有功输出功率与有功输入功率之比，它通常用百分数表示。即:

式中：η为电动机的效率，以百分数表示；

P1为电动机有功输入功率，以kW为单位；

P2为电动机有功输出功率，以kW为单位。

在实际应用中，电动机效率有运行效率、额定效率、最高效率之分。运行效率指电动机拖动某负载运行时的工作效率；额定效率指输出功率为额定值时的效率；最高效率指电动机可能达到的最高运行效率。对于一台电动机，其额定效率、空载损耗为固定值，因此，电动机负载率决定了其效率值高低；如果负载率为70%左右，电动机的运行效率最高，所以人们将60%~80%的负载率称为有功经济负载率。如果负载率低于40%，电机效率将迅速下降。

2、电动机的功率因数

即电动机输入端的有功功率与视在功率比，即:

式中：S为电动机的视在功率，以kVA为单位；

P1为电动机有功输入功率，以kW为单位；

cos为电动机的功率因数。

对于一台特定的电动机，其功率因数的大小与电动机的负载率有关，当电动机空载时，其功率因数很低，仅0.1-0.2，随着负载率增加，功率因数也增大，当负载率在80%以上时，功率因数达到最佳，因此，应尽量避免电动机在轻载状态下运行。此外，不同类型的电动机效率、功率因数也会有所不同。一般，同容量的电动机，鼠笼式的效率、功率因数都要高于绕线式电动机；同一系列的电动机容量大的效率、功率因数要高于小容量的电动机；转速高的电动机其效率，功率因数要高于转速低的。

三、电机节能降耗方法

想要保证使电动机在经济状态下运行，选择电动机必须要合理，使其类型、容量适应电动机负载机械特性，使其在效率最高状态下运行。要认真维护检修，制定并实施有效措施减少损耗，努力保证电动机在拖动中效率最高；对在役的电动机要提高其负载率，尽量避免在空载，轻载状态中长时间运行。

1、合理选用电动机类型

（1）合理选用电动机类型

在选择电动机类型时不仅要满足拖动功能，还要对经济运行性能加以考虑。对于负载率大于50%，年运行时间大于3000小时的电机，应选择yx系列高效率的三相异步电动机。与y系列相比，yx系列效率平均提高3%，损耗降低20%~30%，虽然价格高于y系列电动机，但从长期运行看，经济性还是明显的。

（2）选用节能型电动机

y系列电动机是国内目前先进的三相异步电动机新系列产品，其优点是效率高、节能、起动性能好。

（3）合理选用电动机的额定容量

电动机效率是指在额定负荷下的参数值,而实际生产生活中普遍存在负荷过低,大马拉小车, 过低的负载率会造成过低的功率因数,加大了无功损耗,制造上提高的效率百分点被不合理使用冲销了。电动机有很多工作制分类,如连续工作制、断续工作制、高启动转矩、双速等,日常很少根据机械工作特性选用。在功率等级方面,国标制定的功率等级不尽合理,跨度太大,比如标准规格7.5kW、11kW、15kW、18.5kW,其间千瓦数间隔太大,也造成无法合理选用,习惯上宁可选大,也不选小,造成大马拉小车的现状。国家管理部门应建立健全电动机的型号规格制度,用户根据自身生产工艺特点选择合适的电机规格型号,合理利用电能,减少能源损耗。三相异步电动机的三个运行区域分为：负载率在70%~100%之间为经济运行区；负载率在40%~70%之间为一般运行区；负载率在40%以下为非经济区。若电动机容量选得过大，虽然能保证设备的正常运行，但投资大，效率和功率因数都很低，造成电力的浪费。

2、采取正确的无功补偿方式

（1）电动机的无功补偿一般采用就地补偿方式,即在电动机附近设置电容器,随电动机一起投入运行或退出运行,是一种行之有效的无功补偿方法。

①可减小配电线路的导线截面和配电变压器容量。

②可减少配电变压器、低压配电线路的负荷电流。

③可使补偿点无功当量最大,降损效果好。

④可减少企业配电变压器及配电网功率损耗。

⑤可降低电动机起动电流。

（2）异步电动机是感性负载,无功损耗主要包括两部分:一部分是建立磁场所需的空载无功功率,约占电动机额定无功功率的60%~70%,其大小主要与容量有关;另一部分是带负荷时在绕组漏抗中消耗的无功功率,它与电动机负载电流的平方成正比,负载率越小,功率因数越低,损耗也越大。

（3）电动机就地补偿接线方式

①控制式单独就地补偿方式。一般用于降压起动等特殊要求的电动机,如图1所示。

图1电容式控制式就地补偿方式

（a）经常操作的低压电容器就地补偿

（b）非经常操作的低压电容器就地补偿

②直接单独就地补偿方式。将电容器直接接在电动机端子上或保护设备的开端,如图2所示。

图2直接单独就地补偿方式

（a）经常操作的电容器组

（b）非经常操作的电容器组

（c）高压电容直接单独就地补偿

3、需求管理措施

能源是社会发展的重要物质基础,建立在大量消费能源基础上的现代社会,需要合理有效地利用资源,开展持续的节能活动,支持经济、能源、环境的协调发展。各种电动机系统效率不只关系到企业的利益,更为重要的是关系到国家的可持续发展。中国人口众多,因为历史原因,各种高耗能的设备并未及时退出使用,中国已经是一个高能耗的国家,政府相关部门应制定使用电动机的行业标准,对运行中的电动机系统进行现场测试,采用节能评估的方法,淘汰低效高能耗用电设备。各企事业单位应开展能源监察和能源需求管理,对于一些重点和关键的用电设备进行技术和经济分析,以确定是否需要采用高效节能的产品来更换或改造现有的用电设备。

四、结语

综上所述，在实际生产中，要积极改善电机节能降耗性能，使电机高效化运行，相较于普通电动机，高效化运行的电机能够降低约百分之二十的能量损耗，这对于面临严重能源短缺的我国有着十分重要的意义。

浅谈电机节能降耗技术:浅谈电机节能降耗技术和方法分析

摘要：随着经济的发展，电动机在企业中得到广泛的应用。因此，本文对电动机的节能降耗技术和方法进行了相关的分析。并且着重介绍了较为先进的电动机的节能降耗技术，包括高效能电动机的使用、无功补偿技术以及变频器设备的采用，从而促进企业整体的节能降耗效益的提高。

关键词：电动机；节能降耗；技术方法

近年来，电动机技术在企业中发挥着越来越重要的作用。但是，由于我国很多的企业存在管理上的弊端，以及科学技术水平还比较低，这都造成了电动机资源的极大浪费。所以，企业要积极的采用先进的技术与方法，增强电动机节能降耗的效率。

一、节能电动机

1.1 电动机节能的技术

实质上，电动机的节能就是要有效的提高电动机的使用效率。我们知道，电动机的效率是有效的输出功率与总的输入功率的比值，所以要想提高电动机的效率，就必须提高电动机的有效的输出功率。在电动机设备的运行工作的过程中，对有效功率输出影响最大的就是电动机的损耗功率，而损耗功率又包括很多的方面，比如：电动机铁芯的损耗功率、通风设备的损耗功率；设备运行过程中的摩擦损耗等等。因此，要想降低电动机的损耗功率，就必须从这些方面入手[1]。

第一，优化电动机内部的配置结构，选用质量上乘的绕组材料，对铁芯的选择要与电动机内部的设备一致，从而降低铁芯以及铜材料的损耗。第二，设备运行过程中的摩擦损耗，对于电动机的功率以及使用寿命，都具有极大的影响。所以，要合理配置电动机内部结构，选择合适的润滑油等材料，将设备摩擦的损耗降到最低。第三，降低通风设备的损耗，这就要求企业尽量的采用自然通风的技术或者提高通风导热的技术水平，从而降低通风设备的损耗功率。

1.2 高效电动机的使用

我国自2002年就并且实施了电动机能效国家标准以来，就对我国企业电动机的效率做出了明确的规定，对于不符合电动机能效国家标准的设备一律被淘汰[2]。而我国多数企业所使用的传统电动机设备均达不到国家限定的标准。由此可见，使用高效节能电动机成为企业发展进步的必然要求。当今，我国企业使用的高效电动机大多都是高效率的三相异步电动机，这种电动机的效率可以达到甚至超过国家限定的标准，有效的提高了电动机的使用效率。因此，被大多数的企业广泛的应用在生产运作过程中。由此可见，高效节能的电动机具有其他传统的电动机不可比拟的优点，未来的发展前景十分的广阔。

二、无功补偿

2.1电动机为感性负载

我国现代企业使用的电动机设备所消耗的功率大多都是由有功功率无功功率组合而成的。电动机的有功功率受到电源传递电流与电动机的负载影响。而无功功率是电动机功率消耗比较小的一部分，主要就是电动机内部的电流与负载转化过程中所损耗的功率。在电动机设备的实际运行过程中，功率因数与电动机的负载量密切相关。当电动机的负载量大时，电源提供的电流也就越大，那么有功功率就大于无功功率，所以电动机的功率因数相应的增大。而一旦电动机的负载量小时，无功功率不受其影响，保持不变。但是，电源提高的电流减少，有功功率就会降低，所以功率系数就会减小。

2.2 电动机无功功率就地补偿

在电容负载运行中产生的超前的电流可以和在电感负载中产生的滞后电流相互补偿。运用这一原理，在电动机的电源终端并联一个适合容量的电容器，就可以随时为电动机提高充足的电流，而不必在通过电路进行电流的传递，有效的降低了线路的损耗，节约了资源能源[3]。同时，在电源终端并联一个电容器时，我们可以发现，电动机内部的负载与电流之间的转化就大大的降低了，所以电动机中的无功功率也随之降低。由此，电动机的功率因数得到了提高，从而有效的节约了电动机的能源。

三、变频调速

3.1 软启动节能

随着科技的迅速发展进步，极大的带动了电气控制技术的进步。而且在电气技术的影响下，变频器正在被各大企业广泛的应用于生产和控制的过程中。变频器实质上就是利用电力半导体的通断作用来对于频率进行转化，从而进行控制的一种电能装置。这种电能控制装置的功能就是可以改变电动机的功率，频率与速度等。如果企业的电动机设备不具备变频器，所以在电动机运行的过程中，由电源传出的电流就会全部由电网进行承担与传递，给电网的承受能力受到了强大的冲击并且造成了损害，严重时，就会导致电路中断以及各种事故的发生。而一旦使用变频器，变频器就会通过软启动功能，将电源传出的电流量降到最低，就算是流量较大也不会比额定的电流高，这样就可以保证传出的电流量在电网承受的范围之内，从而降低了对于电网及设备在传输过程中所造成的损耗，有效地节约了电能，达到了节能降耗的目的。

3.2调速节能

在电动机的运行过程中，它的转动速度受到功率、压力等多种因素的影响。所以要通过变频器对于进行调速节能。我们知道电动机的转动速度与其多种因素都是同方向变化，所以当电动机的效率一定，要求调节的量下降，自然电动机的转动速度就会下降，同时电动机的输出功率也会相应的降低，而且下降的速度远远超过与电动机转动的速度。这就说明利用变频器来调速节能能有效地减少电动机在运行过程中的损耗，从而提高电动机节能损耗的效率，电动机是整个电动系统的和核心部分，因而在使用过程中可以结合具体的使用要素开展施工攻略，常规的电动机在运行中的问题即不能有效的节能调速，故而针对这一问题的研究被列入新的项目内[4]。

结语：

在企业的生产生活中，电动机的节能的技术与方法是多种多样的。但是无论采用什么方法，核心都离不开电动机的节能降耗，电动机的节能降耗已经成为促进企业发展的重要因素之一。所以企业在电动机的运行过程中，要积极的采用先进的技术和方法，还要了解各个方法的优势综合运用，降低电动机各个部位的损耗，有效的提高电动机的有效功率，从而达到节能降耗的目标。