1 前言

我公司的2 000 t大型液壓機感應電動機總容量達225 kW，長期工作在25％左右的低負載狀況，電能大量浪費。當前，在大型液壓機上應用的節能技術尚處于探索階段，沒有成熟的應用經驗可供參考，因此，有必要進行適用節能技術的應用研究。目前，可用于感應電動機節電的成熟技術有：感應電動機智能節電器和變頻器。下面就兩種節電技術的工作原理做一介紹。

智能節電器是通過不斷地檢測電動機的工作狀態，從而改變電機的輸入電壓。當節電器檢測到電機在輕載或負載不斷變化時，通過調整電動機的輸入電壓，使電動機的輸出功率與實時負載匹配，從而降低電動機的銅損和鐵損、改善電動機的起動和停機性能，達到節電效果。它的優點是價格低且不會改變電動機的轉速，但節能空間較小。

變頻器節電是通過降低電動機轉速來降低液壓泵的輸出功率，使液壓泵的輸出功率與實時負載匹配，降低電動機的銅損和鐵損、提高電動機的功率因數、改善電動機的起動和停機性能，并且可以減少泵損耗，從而達到節電效果。它的優點是節電效果較好，同時降低了噪音和延長了液壓泵的壽命，缺點是投資大且對液壓機的工作狀態有影響。

2 試驗方案和試驗目的

2．1 試驗方案

采用以下方案進行該項目的研究。2 000 t液壓機有3臺75 kW的液壓泵電動機，在其中的l#電動機接入變頻器，2#電動機接入節電器，3#電動機仍為原控制線路，然后采用數字多功能電力儀表對3臺電動機的電能使用情況進行全天在線計量和測試，取得實際的節電數據，再對兩種節電技術進行綜合技術經濟分析和評價。

2.2 試驗目的

本次節能技術研究試驗目的如下：

1）感應電動機智能節電器與變頻器在液壓機應用中的節電率對比。
2）節電器與變頻器在液壓機應用中對整機系統性能影響的對比。
3）節電器與變頻器在液壓機應用中綜合性價比的對比。

3 試驗結果

2000t大型液壓機節能試驗電氣控制柜于2006年7月3日調試完畢正式投入運行，經過1月的運行試驗測試，于2006年8月3日，通過測試電力儀表（ACR220E）取得以下試驗數據（待機節電模式）。

在試驗中，我們還對2 000t液壓機的液壓泵機械特性進行了測試。驅動l#液壓泵的變頻器設定為無速度傳感器矢量控制模式，液壓泵正常工作時運行在50Hz，空載待機時變頻器的輸出電流為40．6 A：待機節電模式時工作在5 Hz，變頻器的輸出電流為37．2 A。變頻器為無速度傳感器矢量控制模式時，電動機工作在恒磁通方式，因此其輸出轉矩與輸出電流成正比.由此可以得出結論：2 000 t液壓機為液壓泵基本屬于恒轉矩負載。

4 技術分析

4．1感應電動機智能節電器與變頻器在液壓機應用中的節電率對比

通過1個月的運行試驗測試，由上表測試數據可以得出以下結論。

1）整機采用節電器后每年可以節電：有功電度為
 3x12x（1714-1655）=2124 kW-h；無功電度為3x12 x （6 746-5114）=58752kvar-h。

節電器的有功節電率為34％，無功節電率為24．2％。

2）整機采用變頻器后每年呵以節電：有功電度為
 3x12x（1 714 1 029）=24 660 kW-h：無功電度為3x12x（6 746 179）=236 412 kvar-h。變頻器的有功節電率為40％，無功節電率為97.3％。

有功節電的意義在于可以直接節約電費開支，降低生產成本。無功節電的意義在于降低車間供電母線的線路損耗，降低車間配電變壓器的二次電流，節約的無功電流可以出讓給電網中新安裝的設備，從而化解了新增設備后的車間配電變壓器增容問題。由以上節電數據可以看出，不論是節電器方案，還是變頻器方案，節約的無功遠比有功大得多，無功節電給車間電網帶來的間接收益是十分明顯的。

4.2節電器與變頻器在液壓機應用中對整機系統性能影響的對比

智能節電器是通過不斷地檢測電動機的工作狀態，從而改變電動機的輸入電壓。當節電器檢測到電動機在輕載或負載不斷變化時，通過調整電動機的輸入電壓，使電動機的輸出功率與實時負載匹配，從而降低電動機的銅損和鐵損、改善電動機的起動和停機性能，達到節電效果。它的優點是價格低且不會改變電動機的轉速，但節能空間較小。

變頻器節電是通過降低電動機轉速來降低液壓泵的輸出功率，使液壓泵的輸出功率與實時負載匹配，降低電動機的銅損和鐵損、提高電動機的功率因數、改善電動機的起動和停機性能，并且可以減少泵損耗，從而達到節電、降低噪聲和延長液壓泵壽命的效果。由測試結果可知，2 000 t液壓機的液壓泵基本屬于恒轉矩負載。在液壓機空載條件下，液壓泵轉速降低為1／10額定轉速后，其消耗的有功功率也成正比相應降低為1／10的原消耗功率，從而可以大幅度節電。它的優點是節電效果較好，同時延長，液壓泵的壽命和降低了噪聲，缺點是投資大且對液壓機的工作狀態有影響。

4.3節電器與變頻器在液壓機應用中綜合性價比的對比

由上述分析可知，在2000t大型液壓機節能試驗中變頻器表現出了節電器無法比擬的優越性能，即采用變頻器節能控制后具有綜合節電率高達85.7%，降低機床噪聲和延長液壓泵壽命的效果。它的缺點：由于它是通過降低液壓泵的轉速來實現節能，所以對液壓機的工作狀態有影響。但是，這一缺點可以通過電氣控制來解決。

節電器雖然不會改變電動機的轉速，對液壓機的工作狀態沒有影響，但是它的節能空間較小。

從節電器和變頻器的綜合性價比來分析。一臺75 kW的國產森蘭變頻器價格為3．3萬元，一臺75 kW的國產齊力達節電器價格為1. 3萬元，變頻器的綜合節電率是節電器的4．285倍，而其價格僅是節電器的2．538倍，同時變頻器節能方案具有節電器節能方案所沒有的降低機床噪聲和延長液壓泵壽命這兩項明顯的優勢，延長液壓泵壽命就意味著節約設備維修費用，降低機床噪聲就是對工人工作環境的改善，同時也為環境噪聲污染治理做出應有的貢獻。

5 結論

綜上所述，在2000t大型液壓機節能試驗中變頻器節能方案表現出了節電器節能方案無法比擬的優越性能，即綜合節電率高達85．7％，同時還有降低機床噪音和延長液壓泵壽命的顯著效果。因此，變頻器節能方案的綜合性價比優于節電器節能方案。