1、耗电设备经济运行耗电设备经济运行广州弘禹环保科技有限公司节能监察n n节能监察是各级人民政府节能主管部门及其下属的节能监察机构依法对能源生产、使用、经营单位以及其他相关单位执行节能法律、法规、规章和标准的情况进行监督检查n n监察的法律、技术标准依据n n监察的范围和基本方法n n监察的内容及要求节能监察的法律依据中华人民共和国节约能源法江苏省节约能源条例江苏省节能监测办法各级政府的相关文件节电监测的技术标准依据GB15316-94GB15316-94节能监测技术通则节能监测技术通则GB/T15317-94 GB/T15317-94 工业锅炉节能监测方法工业锅炉节能监测方法GB/T15912-
2、95GB/T15912-95活塞式单级制冷机组及其制冷系统监测方法活塞式单级制冷机组及其制冷系统监测方法GB/T16664-96GB/T16664-96企业供配电系统节能监测方法企业供配电系统节能监测方法GB/T16665-96GB/T16665-96空气压缩机组及供气系统节能监测方法空气压缩机组及供气系统节能监测方法GB/T16666-96GB/T16666-96泵机组液体输送系统节能监测方法泵机组液体输送系统节能监测方法GB/T16667-96GB/T16667-96电焊设备节能监测方法电焊设备节能监测方法GB/T15318-94GB/T15318-94工业热处理电炉节能监测方法工业热处理
3、电炉节能监测方法GB/T15911-95GB/T15911-95工业电热设备节能监测方法工业电热设备节能监测方法GB/T15913-95GB/T15913-95风机机组与管网系统节能监测方法风机机组与管网系统节能监测方法GB18613-2002 GB18613-2002 中小型三相异步电电动机能效限定值及节能评价中小型三相异步电电动机能效限定值及节能评价值值节能监测的范围和基本方法n n对重点耗能单位定期进行综合节能监测n n对一般单位进行单项节能监测n n由监测机构进行现场监测n n由用能单位在监测机构监督指导下进行节能监测内容和要求n n用能单位主要耗能设备的技术性能和能源利用状况用能单位
4、主要耗能设备的技术性能和能源利用状况n n用能单位能源管理基础情况用能单位能源管理基础情况n n法律法规规定的其它内容法律法规规定的其它内容n n要求要求:n n被监察单位的义务被监察单位的义务n n积极配合、准备好相关资料、文件积极配合、准备好相关资料、文件n n根据通知将监测要求的书面资料收集整齐以备检查根据通知将监测要求的书面资料收集整齐以备检查n n安排相关负责人安排相关负责人n n安排专门人员配合监测机构的监测安排专门人员配合监测机构的监测节约用电n n 什么是节约用电n n 为什么要节约用电n n 怎样节约用电什么是节约用电n n 节约用电是指在满足生产、生活所必需的用电条件下，减
5、少电源的消耗，提高用户的电能利用率，减少供电网络的电能消耗。n n 电能利用率=有效电能总量/消耗电能总量 损耗：设备损耗 、管理损耗为什么要节约用电n n电能是由一次能源转换而来的二次能源，是高品位的能源。电能的转换效率约35%。n n电能需求量的快速增长n n我国百分之八十以上的电来自燃煤发电，而煤的蕴藏量十分有限n n节约用电还可以使企业减少费用支出节约用电的几个系统n n供配电及输电系统的合理化n n电能转换为机械能的合理化n n电能转换为热能的合理化n n电能转换为化学能的合理化n n电能转换为光能的合理化企业供电的合理化 几个原则性指标：几个原则性指标：根据根据 标准是标准是GB3
6、485GB3485评价企业合理用电技术导则评价企业合理用电技术导则 1 1 输、输、配电损耗指标配电损耗指标在电压偏移不超过在电压偏移不超过5%5%的前提下，不同变压级次允许的输电损耗：的前提下，不同变压级次允许的输电损耗：一次变压的线损率一次变压的线损率3.5%3.5%二次变压的线损率二次变压的线损率5.5%5.5%三次变压的线损率三次变压的线损率7%7%2 2 用电负荷的，填充系数（用电负荷的，填充系数（=平均负荷平均负荷/最大负荷）最大负荷）负荷应尽可能的均衡化负荷应尽可能的均衡化 连续生产的企业连续生产的企业 95%95%三班制生产的企业三班制生产的企业 85%85%二班制生产的企业二
7、班制生产的企业 60%60%一班制生产的企业一班制生产的企业 30%30%n n 3 3 功率因素的要求功率因素的要求功率因素应达到功率因素应达到0.90.95 0.90.95 主要耗电设备变压器 变压器的发展变压器的发展四个阶段四个阶段1.1.热轧硅钢片热轧硅钢片6464标准生产标准生产型号型号SJSJ、SJSJ、SJSJ，铁心材料是热轧硅钢片，工艺落后，损耗大，淘汰。，铁心材料是热轧硅钢片，工艺落后，损耗大，淘汰。2.2.冷轧硅钢片冷轧硅钢片7474标准生产标准生产型号型号SJ3SJ5SJ3SJ5，铁心材料的第一次飞跃，大大降低了变压器的空载损耗。，铁心材料的第一次飞跃，大大降低了变压器的
8、空载损耗。3.3.冷轧硅钢片节能型冷轧硅钢片节能型8686标准生产标准生产型号型号S7S7、SL7SL7、S9S9，工艺设计上的一次飞跃，变压器空载损耗下降率为，工艺设计上的一次飞跃，变压器空载损耗下降率为38%46%38%46%。4.4.非晶态变压器非晶态变压器9090年代末出现的，是九五重点推广的新型节能产品。年代末出现的，是九五重点推广的新型节能产品。型号型号SHSH，铁心材料是非晶态合金，薄膜带卷绕而成。，铁心材料是非晶态合金，薄膜带卷绕而成。特点：无晶体结构，是各向同性的软磁材料，磁化功率小。特点：无晶体结构，是各向同性的软磁材料，磁化功率小。无间隙，铁磁损失极小无间隙，铁磁损失极小
9、不存在阻碍磁畴壁移动的结构缺陷，磁滞损耗小不存在阻碍磁畴壁移动的结构缺陷，磁滞损耗小 电阻率很高，是硅钢片的电阻率很高，是硅钢片的3636倍，涡流损耗大大降低，单位损耗仅倍，涡流损耗大大降低，单位损耗仅为硅钢片的为硅钢片的20%30%20%30%。材料经过退火处理时施加一定磁场强度，空载损耗比硅钢片铁心下降材料经过退火处理时施加一定磁场强度，空载损耗比硅钢片铁心下降2/32/3价格贵价格贵 变压器的运行特性n n变压器的负载率变压器的负载率 n n变压器的损耗：变压器的损耗：有功损耗有功损耗 0 0+22P Pd d无功损耗无功损耗 0 0+2 2QQd dn n变压器的运行效率变压器的运行
10、效率+%100%100=NNIISSbdPPCOSSCOSSPP+=2012%100bfbfbh变压器节电 1.1.选择节能型变压器2.2.变压器的经济运行选择节能型变压器1.1.从变压器的损耗曲线上看0.81.62.43.24.051020 30 40P%I%64标准73标准86标准100KVA配变不同负载时的耗电曲线选择节能型变压器2.2.以节能效果为例以节能效果为例SH11-400/10SH11-400/10S9-400/10S9-400/10空空载损载损耗耗P Po o（W W）200200800800负载损负载损耗耗P Pk k（W W）4300430043004300年平均年平均负
11、载负载率率K K（%）60%60%60%60%年年电电能能损损耗耗D D（kWhkWh）15312.4815312.4820568.4820568.48年年节约电费节约电费元（以元（以0.60.6元元/kWh/kWh）3153.603153.60变压变压器价格器价格6.386.38万万5.315.31万万投投资资差价回收年限差价回收年限3.393.39年年变压器的经济运行 变压器的经济运行变压器的经济运行:JPJP变压器的经济负载变压器的经济负载系数（有功功率经济负载系数）系数（有功功率经济负载系数）GB/T13462-92GB/T13462-92提出了变压器的提出了变压器的经济运行区和最佳运
12、行区经济运行区和最佳运行区 z z变压器的综合负载系数变压器的综合负载系数变压器的最佳经济运行区变压器的最佳经济运行区 1.3331.333JzJz2 2 佳佳z z 0.750.75最劣运行区最劣运行区 00劣劣z zJzJz2 2单台、多台并列运行的变压器，计算略有不同。单台、多台并列运行的变压器，计算略有不同。单台变压器单台变压器 jpjpp p0 0/p/pd d时变压器效率最高。时变压器效率最高。PPb%Po变压器损耗曲线变压器损耗率曲线JP1电能转换为机械能的合理化电能转换为机械能的合理化主要关注电动机及其驱动系统的节电n n电动机是最大的电力消费用户，消耗了总电量的60%以上，1
13、00kW及以下电动机容量占总容量的80%-90%n n电动机使用的面很广n n电动机对生产率的影响很大n n特别是三相异步电动机，占电动机总容量的80%-90%电动机的能耗指标n n电动机的效率电动机的效率 异步电动机的效率取决电动机的损耗，异步电动机的效率取决电动机的损耗，固定损固定损耗耗负载损耗负载损耗杂散损耗杂散损耗n n电动机的功率因素电动机的功率因素n n cos=cos=(3 U3 U1 1 I I1 1)电动机的功率因素 电动机的功率因素是指输入端有功功率与视在功率之比 cos=P1/3/3 U1 I I1 可见，电动机的功率因素与负载有关，它的空可见，电动机的功率因素与负载有关
14、它的空载载功率因素只有0.1-0.2，在满负荷时可达0.8-0.9电动机的效率特性0.50.8_1.0P电动机及其驱动系统的节电 n n电动机的选择n n电动机的经济运行n n电动机的调速节电电动机的选择电动机的类型应在满足电动机安全、启动、制动、调速等方面要求的情电动机的类型应在满足电动机安全、启动、制动、调速等方面要求的情况下，以节能为原则来选择：况下，以节能为原则来选择：n n容量在容量在250KW250KW以上，负荷稳定，应选择同步电流，同等容量的异步以上，负荷稳定，应选择同步电流，同等容量的异步电机比同步电机效率低电机比同步电机效率低4 410%10%；n n根据企业的电压等级条件
15、容量在根据企业的电压等级条件，容量在200KW200KW以上，应选择高压电动机，以上，应选择高压电动机，电动机输入功率电动机输入功率P=3VIcoscpP=3VIcoscpn n除特殊需要以外，一般不选用直流电机，变频调速比直流调速节电除特殊需要以外，一般不选用直流电机，变频调速比直流调速节电40%40%以上；以上；n n电动机负荷经常低于电动机负荷经常低于40%40%时，考虑更换电机；时，考虑更换电机；n n负荷经常轻重载交替变化，而且常在额定值的负荷经常轻重载交替变化，而且常在额定值的33%33%以下，并持续一定以下，并持续一定时间时，要考虑用时间时，要考虑用-Y-Y的接线方式；的接线方
16、式；n n容量在容量在100KW100KW以上的交流异步电机，应尽量进行就地无功功率补偿；以上的交流异步电机，应尽量进行就地无功功率补偿；n n按设备运行环境，选择合适的电动机，（如变极、防腐、防爆、增安按设备运行环境，选择合适的电动机，（如变极、防腐、防爆、增安型型）；）；n n选择节能型电动机。选择节能型电动机。高效节能型电动机 1.1.效率高效率高 Y Y系列的电动机比系列的电动机比JO2 JO2 的电动机效率高的电动机效率高1%3%1%3%YX YX系列的电动机比系列的电动机比Y Y 的电动机效率高的电动机效率高3%3%Y2-E Y2-E系列的电动机比系列的电动机比Y2Y2的电动机效率
17、高的电动机效率高1.5%2.0%1.5%2.0%。Y2-EY2-E系系列与欧洲的列与欧洲的eff2eff2系列效率水平基本相同，系列效率水平基本相同，8016080160号机座效率略低，号机座效率略低，180280180280号机座效率略高；号机座效率略高；2 YX2 YX系列电机效率特性曲线平坦，额定转差率系列电机效率特性曲线平坦，额定转差率S SNN小，减小了运行损小，减小了运行损耗，负载在耗，负载在50100%50100%之间，效率曲线平坦，有利于电动机的经济之间，效率曲线平坦，有利于电动机的经济运行；运行；3 3 功率因素略有提高；功率因素略有提高；4 YX4 YX系列由系列由Y Y系
18、列改进派生而来，互换性好，并符合国际系列改进派生而来，互换性好，并符合国际IECIEC标准；标准；5 5 电动机的成本比电动机的成本比Y Y系列略高，一般来说系列略高，一般来说1313年可回收投资差价；年可回收投资差价；如一台如一台250KW250KW电机，电机，Y Y型型 1 1=94%YX=94%YX型型 2 2=96.2%=96.2%电动机负载电动机负载80%80%，年运行，年运行6000h6000h，电费，电费0.520.52，节约电费节约电费E=250*80%*E=250*80%*（1/0.94-1/0.94-1/0.9621/0.962）*6000*0.52=1.51816000*
19、0.52=1.5181万元万元 电动机的经济运行 1.电动机的经济运行，应根据GB12497-95三相异步电机经济运行的有关规定：其中对三相异步电机的选用、经济运行计算公式、方法、调压措施、调压运行等许多方面都有详细的规定；2.电动机在使用过程中要求达到GB18613-2002的国家标准，标准中对中小型三相异步电机能效限定值及节能评价有明确的要求，这是个对电动机运行效率的强制性标准。电动机的调速节电电动机驱动设备的机械特性电动机驱动设备的机械特性-转矩与转速之转矩与转速之间的关系，称为驱动设备的机械特性，分为：间的关系，称为驱动设备的机械特性，分为：l l 恒转矩负载：如起动机，卷扬机，恒转矩
20、负载：如起动机，卷扬机，造纸机造纸机 ，转矩的大小取决于负载的轻重，转矩的大小取决于负载的轻重，其负载功率与转速成正比其负载功率与转速成正比l l 变转矩负载：变转矩负载：1 1，转矩与转速成正比，转矩与转速成正比-直流发电机直流发电机2 2，恒功率负载，负载转矩负载转速成反比，其功，恒功率负载，负载转矩负载转速成反比，其功率保持基本不变率保持基本不变-卷绕机、轧机、车床卷绕机、轧机、车床3 3，二次方律负载，二次方律负载-风机、水泵、螺旋桨、风风机、水泵、螺旋桨、风扇扇等，负载转矩与速度的二次方成正比等，负载转矩与速度的二次方成正比 P=PP=POO+K+KP PN NL L3 3 nT=常
21、数 oTTx 变转矩负载特性调速电动机的机械特性n n电动机的机械特性电动机的机械特性 ：是指电动机的转矩与转速关系是指电动机的转矩与转速关系n nT=CT=C1 1 m m I I2 2 COSCOS2 2n n电动机改变电源电压时机械特性曲线电动机改变电源电压时机械特性曲线 电动机改变电源频率时机械特性曲线电动机改变电源频率时机械特性曲线 稳定运行的条件：有交点稳定运行的条件：有交点三相异步电动机的调速分类n n按调速系统效率来分：按调速系统效率来分：（调压调速，电磁转差离合器调速，绕线转子（调压调速，电磁转差离合器调速，绕线转子异步电动机转子回路串电阻调速，绕线转子异步异步电动机转子回路
22、串电阻调速，绕线转子异步电动机串级调速，变频调速，变极调速）。电动机串级调速，变频调速，变极调速）。1 1、转差功率消耗型转差功率消耗型 2 2、转差功率回馈型、转差功率回馈型 3 3、转差功率不变型、转差功率不变型n n按调速技术来分：机械调速，电气调速，机电调按调速技术来分：机械调速，电气调速，机电调速。速。n n按调速原理来分：改变频率，改变转差李，改变按调速原理来分：改变频率，改变转差李，改变极对数极对数变频调速节电n n变频调速-当代最先进、最高效的调速方式n n 变频调速的理论依据-电动机的转速特性 n=no(1-s)=60f1/p*(1-s)n n 变频器的节电条件：有节电空间，
23、负载经常变化,电动机和设备机机械特性匹配负载经常变化 变频器的构造 n n变频器的主电路：也就是变频器的电力电路：整流电路，中间电路（滤波）逆变器n n变频器的控制电路：U/F控制，转差率控制，矢量控制，直接转矩控制，单片机控制变频器的电力电路n n一一.变频器的主电路变频器的主电路电力电路电力电路n n 1.1.整流电路，就是把整流电路，就是把50HZ50HZ的工频电流整流的工频电流整流 为直流电流。为直流电流。2.2.中间电路，中间电路，包括滤波电路、包括滤波电路、制动电路。制动电路。3.3.逆变器，逆变电路，把逆变器，逆变电路，把直流电变成一个能满足电动机直流电变成一个能满足电动机所要求
24、的正弦波，只有正弦波所要求的正弦波，只有正弦波通过电动机的定子绕组，产生通过电动机的定子绕组，产生一个圆形的旋转磁场，以产生一个圆形的旋转磁场，以产生一个恒定的转矩。一个恒定的转矩。变频器的控制电路n n为变频器的主电路提供通断信号的电路称为控制电路。主要由下部分组成：n n运算电路，n n信号检测电路，n n驱动电路，n n保护电路，变频器的控制方式n n 控制方式：控制方式：U/f U/f 控制控制 ，转差频率控制（，转差频率控制（SFSF控控制制)，矢量控制，矢量控制(VC(VC控制控制)，直接转矩控制，单片，直接转矩控制，单片机控制机控制n n U/f U/f 控制：使控制：使U/f
25、U/f 为常数，变频器输出频率改为常数，变频器输出频率改同时也改变电压。同时也改变电压。特点：控制比较简单，多数用于通用变频器，特点：控制比较简单，多数用于通用变频器，在风机、泵类及生产流水线工作台传动等。在风机、泵类及生产流水线工作台传动等。n n SFSF控制：通过控制转差频率来控制转矩和电流。控制：通过控制转差频率来控制转矩和电流。特点：有速度调节器，可进行速度闭环控制，特点：有速度调节器，可进行速度闭环控制，速度静态误差小。适用于自动控制系统。速度静态误差小。适用于自动控制系统。U/F控制U/F控制是电动机的机械特性 =U/4.44fK1N1变频器的控制方式 VCVC控制：通过控制变频
26、器输出电流的大小，控制：通过控制变频器输出电流的大小，频率及相位，用于维持电动机内部的磁通为频率及相位，用于维持电动机内部的磁通为设定值，产生所需要的转矩。设定值，产生所需要的转矩。特点：动态响应快，低频转矩大，控制特点：动态响应快，低频转矩大，控制灵活，用于工业机器人，高精度的电力拖动灵活，用于工业机器人，高精度的电力拖动(如恒张力控制如恒张力控制)，四象限运转的高速电器。，四象限运转的高速电器。直接转矩控制：通过控制变频器的电流，直接转矩控制：通过控制变频器的电流，磁链，来间接控制转矩。磁链，来间接控制转矩。变频器的控制方式n n单片机控制：用单片机控制：用1616位单片机或数字信号处理器
27、位单片机或数字信号处理器（DSPDSP）来控制变频器的输出，由正弦信号调制的与正弦）来控制变频器的输出，由正弦信号调制的与正弦波等效的脉冲序列波等效的脉冲序列SPWMSPWM波。波。根据冲量理论，冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具根据冲量理论，冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性环节上时，即效果基本相同。有惯性环节上时，即效果基本相同。根据这一理论，正弦波由一系列等幅不等宽的脉冲来根据这一理论，正弦波由一系列等幅不等宽的脉冲来代替，方法是用正弦波作为调制信号，片内的锯齿波发生代替，方法是用正弦波作为调制信号，片内的锯齿波发生器输出载波，得到一系列器输出载波，得到一系列SPWMSPWM波。通过对
28、各脉冲的宽度波。通过对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变器输出电压的大小，通过调制周进行调制，既可改变逆变器输出电压的大小，通过调制周期的变化可改变其输出频率的大小。期的变化可改变其输出频率的大小。特点：可以得到相当接近正弦波的输出电流和电压。特点：可以得到相当接近正弦波的输出电流和电压。反馈给电网的谐波很小，不污染电网，自动控制程度高。反馈给电网的谐波很小，不污染电网，自动控制程度高。变频器的内部原理框图变频器的系统控制n n PLC PLC控制：也叫程序空制，对于一个需要多挡控制：也叫程序空制，对于一个需要多挡转速操作的拖动系统来说，多挡转速的选择可以转速操作的拖动系统来说，多挡转速的选择
29、可以由外部控制切换，也可以由变频器内部的定时器由外部控制切换，也可以由变频器内部的定时器来自动执行。即自动运行的方式为自动程序控制来自动执行。即自动运行的方式为自动程序控制n n PIDPID控制：由传感器反馈信号，当输出量偏离控制：由传感器反馈信号，当输出量偏离所要求的给定值时，反馈信号成比例地变化，在所要求的给定值时，反馈信号成比例地变化，在输入端，给定信号与反馈信号相比较，存在一个输入端，给定信号与反馈信号相比较，存在一个偏差值。对该偏差值经过偏差值。对该偏差值经过PIDPID调节，变频器改变调节，变频器改变其输出频率，消除拖动系统的偏差。其输出频率，消除拖动系统的偏差。PID PID
30、是比率是比率放大，积分，微分控制。放大，积分，微分控制。变频器的程序控制1#泵变频器运行2#泵停止1#泵工频运行2#泵变频运行1#泵变频器运行2#泵停止1#泵停止2#泵变频器运行变频器的PID控制空调系统冷冻泵的PID控制变频器的应用n n在节能方面的应用n n在自动化系统中的应用n n在提高工艺水平和产品质量方面的应用泵系统节电l l泵的机组效率泵的机组效率 =Pe/P*100%=Pe/P*100%Pe-Pe-水泵的流体功率（也称有效功率、轴功率）水泵的流体功率（也称有效功率、轴功率）Pe=QH/1000Pe=QH/1000（KWKW）P-P-电动机输入功率电动机输入功率 P=PP=PO O+k+kP Pn nL L3 3l l调速与节流调速与节流HH2H1H3Q2Q1QA3n1A1A2R2R1n2水泵的节流与调速运行 节流OQ1A1H1OOQ2A2H2O 调速OQ2A3H3O空压机的节电n n自动加卸载在三个方面的浪费自动加卸载在三个方面的浪费空载空载卸载时关闭进气阀卸载时关闭进气阀超值超值PPminminPPmaxmax之间的超值部分之间的超值部分减压减压PPmaxmax P Pminminn n空压机变频调速空压机变频调速恒压控制恒压控制M1空压机VF变频器 PIDM2空压机储气罐压力变送器空压机系统恒压供气示意图
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