张天佑

摘 要：当前大多数工厂用电设备主要是电动机，而且工厂内主要负荷电动机长期处于整体负荷率较低的状态，能源浪费相当严重，只有少部分风机利用变频节能外，其余负载工作周期均无法改变。基于此文章对工厂机电设备节能改造技术的应用进行了探讨，包括选用节能设备、对配供电系统进行节能改造、加强电力计量的精细化管理，利用“削峰填谷”平衡设备负荷，节约用电成本等方面，为工厂机电设备节能降耗技术的应用提供了理论基础。

关键词：机电设备 节能改造 变频技术 应用

中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（c）-0051-02

1 节能改造技术

节能改造技术即利用半导体元件及其通电作用调整和改变机电设备电源电流工作频率，以实现机电设备能耗降低的目的，所以节能改造技术也称为变频节能技术，其中由电源板、电极电容和控制面板、键盘等组成的变频器是变频节能改造技术的核心，通过运用微电子技术和变频技术，改变电动机电源做功频率，从而加强对电动机能耗的控制。电动机安装变频器后能够在流量、风速等输出条件的约束下实现电动机能源消耗的有效降低。相反，未安装变频器的电动机因无法进行变频调节而始终处于额定工作状态，既无法满足不同工况对电动机功率和效率的要求，又引起极大的效能损耗和能源浪费。变频节能改造技术的应用能根据工况有效调整电动机负载和输出频率，有效达到节能降耗的目的。例如在工厂生产中采用合适的变频器替换阀控制，提升电动机设备的输出功率，有效降低损失的电力马达输出功率，节能降耗；安装逆变器进行发电机的自动化调整，同时可以有效降低能源消耗。

（1）

式中：n为电动机同步转速（r/min）；f为交流电源频率（Hz）；p为旋转磁场磁极对数；k为滑差系数。

变频技术是当前工厂机电设备节能改造中不产生附加转差损耗的有效的变速技术，通过式（1）可知，电动机转速与电源频率正向变动，在电动机电源频率f及磁極对数p变动时，电动机转速就会改变，通过控制和改变交流电频率便可进行工厂机电设备自动化控制，确保机电设备使用过程中无极调速或软启动的实现，提高生产效能[1]。传统的工厂机电设备运行模式下，交流电源频率不可变，但应用变频技术后可以通过滤波、整流、逆变等作用改变和调整交流电源频率，进行机电设备电动机的调速和调压，以提升机电设备运行效能和工作效率。

交-交变频器主要借助电力半导体元件的通断作用实现机电设备工频电源电能控制装置电流频率的转换，交-直-交变频器主要利用整流器将交流电转变成直流电，并借助直流中间电流进行整流电流输出功率的滤波平缓处理，经由滤变器将直流电转换为频率和电压都调整可变的交流电，以提高工厂机电设备的节能降耗效果。

2 工厂机电设备节能改造技术的应用

2.1 节能设备的应用

（1）节能型照明设备。

照明设备是工厂常见的机电设备，与其他机电设备相比耗电量较小，但使用数量多而频繁，所以节能照明设备的使用对工厂机电设备节能改造意义重大且效果显著。常用的节能型照明设备包括节能灯、荧光灯和LED灯等，节能灯有较强的穿透力，荧光灯有较高的发光效果，LED灯电能损耗低，三种节能照明设备在工厂节能方面均应用广泛。

（2）节能型电动机设备。

电动机在工业生产中随处可见，包括机床、排风扇等在内的许多机电设备都需要电动机供给动力，所以节能型电动机的普遍应用有助于降低生产能耗。YEⅢ型电动机的磁芯为高导磁低损耗的冷轧硅钢片，工作效率高且电能消耗低，维修过程简便。

（3）节能型变压器。

工厂生产过程中，不同机电设备有不同等级的额定工作电压，所以电压升降难题普遍存在，这就需要用到变压器进行电压升降的调整与控制。变压器是影响电力成本的重要元件，根据统计资料，我国电力消耗量中电流消耗约占10%，变压器具有阻抗匹配和电压升降等多种功能，如果型号容量功能选择错误则会加重电能损耗，所以必须根据实际情况在满足负荷指标的情况下，选择容量相对小的变压器设备，以防止不必要的电能损耗。同时可以配套性地选择单相自补偿变压器和三相四线变压器以实现电力系统负荷的平衡[2]，有效降低电流波动可能引发的电能额外损失。

（4）应用低阻电缆。

电缆电阻在提高电力传输质量和降低传输能耗方面起重要作用，作为各种用电设备之间电力传输的基本通道，电缆电阻的大小与机电设备电力传输速度之间呈反向关系，即电缆电阻越大则电力传输速率越慢，单位时间内所消耗的电能也越多。为此工厂机电设备节能改造中必须选择电阻较小的电缆并适当增大电缆导线截面以降低热辐射和电能的无谓损耗。

2.2 工厂配供电系统的节能改造

在工厂电力系统和分配系统中应用节能改造技术进行节能优化设计可以确保工厂机电设备运转正常、稳定工作性能，确保产品生产质量和效率。

（1）合理确定供电电压。

供电电压的合理选取可以确保合理用电的实现，也是对机电设备电容、供电距离、电网安全等综合考虑的结果，当用电设备平均电压为6kV且设备电容较大时，如果技术上可行且经济上合理，则可以考虑选择该级别电源电压以降低用电设备电耗。

（2）扩大使用无功补偿装置。

电气功率因数是进行工厂设备用电估计的重要指标，功率因数的提高意味着电气设备用电效率的提升，无功补偿装置的安装使用有利于提高用电设备的无功补偿，满足工厂机电设备运行过程对无功功率的需求，充分利用发电设备容量和变压器设备，并提高设备电能使用效率，降低电力系统无功补偿负荷，实现电网的稳定可靠运行，这都意味着机电设备电能消耗量的减少。

2.3 进行电力计量的精细化管理

精细化管理的概念自提出以来其应用领域越来越广，对工厂机电设备进行电力计量的精细化管理旨在加强对机电设备和电能计量装置运行的动态化监测与定期追踪调查，以便获取机电设备电力计量装置质量等方面的数据资料，加强节能改造技术管理。精细化管理理念的 应用可以有效规避企业机电设备电力计量方面的隐患，提高电力计量装置的准确度与运营效率，并以此为契机制订和实施工厂机电设备电力计量精细化管理的长效机制。

2.4 通过“削峰填谷”平衡设备负荷，节约用电成本

工厂生产过程具有明显的时段性，即白天生产任务重、用电量大，而夜间电力消耗小，所以其电能的使用表现出明显的高峰和低谷交替的“峰谷效应”，这种峰谷变化对电力系统的稳定运行存在不利影响，可以考虑将高峰期电力部分或全部转移至低谷时段，以实现不同时期电力耗用量的平衡，同时峰谷时期电价不同，可以利用峰谷效应降低电力成本，从而降低用电成本，促使节能改造目标的实现。

3 结语

工厂机电设备节能改造技术的推广应用可以提高工厂生产效率，降低生产经营成本，实现有效的节能降耗和资源的集约化利用，增强企业竞争力，并确保工厂生产的安全性。工厂生产往往存在许多安全隐患，既影响正常的生产进度，又威胁生产人员人身安全，为此必须引进节能降耗新技术，以不断提高工厂生产的安全性和生产效率。

参考文献

[1] 王凤.变频技术在煤矿机电设备节能改造中的应用探究[J].科学技术创新，2017（23）：97-98.

[2] 郭成鑫.工厂机电设备节能改造技术的应用研究[J].科技创新与应用，2016（4）：88.