常继伟　杨朔

摘   要：电动机节能以电厂寿命周期效益最大化为目标，从设计和设备选择入手，研究火力发电厂电动机节电措施，并使采取节电措施的投入在合理的年限内得以回收，从而最大限度地提高电厂的经济效益和竞争能力。文章针对2×350 MW超临界供热机组，提出了电动机变频节电措施，达到了降低该项目厂用电率的预期，积极响应了国家提出的相应节能减排政策。

关键词：电动机;节能;变频技术

1   概述

本工程为2×350 MW超临界供热机组，配两台蒸发量为1 145 t/h的超临界煤粉炉，本工程热负荷主要以供热区的民用采暖及工业供热为主。为满足国家提出的环保要求，安装了选择性催化还原法（Selective Catalytic Reduction，SCR）的脱硝装置和应用石灰石—石膏技术湿法烟气脱硫装置。对本工程提出的电动机节电措施，达到了降低该项目厂用电率的预期，积极响应了国家提出的相应节能减排政策

2    电动机的选择

电动机应选用高效节能型产品，电动机的效率不小于98%[1]。異步电动机应采用Y型系列电动机，电动机的功率因数应大于0.85。电动机的铁芯应采用优质冷轧硅钢片。

到目前为止，我国电厂已经普遍应用Y系列节能电动机，该电动机是J系列的换代产品，较老款电动机其平均效率能够提高0.5%左右[2]。不仅如此，功率因数和转矩都有所提高。最新的YZ系列三相异步电动机，虽然在价格方面高20%左右，但是其加权平均效率比旧款电动机可以提高3%。对运行时间超过3 000 h/年时，节电费用在3年内可以回收多出的投资，应加以推广。

众所周知，电动机是主要耗能设备，应该根据泵、风机等设备的轴功率选择合适的电机系数，在保证使用的前提下尽量减少裕量，达到降低能耗指标的目的。此外应该响应国家政策，优先选用节能型电机。

3    电动机负载系数的确定

负载系数在0.75～1.0时电机的效率最高，应尽量避免负载系数在0.5以下，此时效率下降特别明显。

可将三角形接法的电动机改为星形接法，在轻载运行的电机中，节电效果非常明显。统计数据显示，改接后，负载系数为0.1～0.3的电动机效率可提高27%～40%[3]，系数越低越明显。节能的主要原因是改接后，电机的许用功率为铭牌功率的40%左右，提高了电机的负载系数。

4    变频节能技术

为了提高运行的效率，对需要变速运行和负荷变化较大的电机经济技术比较可采用变频调速或双速电机。通过近几年的电厂应用实践，辅机采用高压变频调速技术是可行的，同时经济效益非常明显，技术性能明显高于其他方式。

在该工程的应用中，凝结水泵推荐为采用变频器，节能效果显著。其他低压电机，当在较大范围进行调节的时候，如供油泵、冲洗水泵等，应优先采用变频调节技术，可以显著节能，达到较好的性能。

目前，国家节能降耗方面力度很大，有理由相信，变频技术可以改善机组调节性能，同时大量节约能源，为电厂带来较大的效益。

火力发电厂中使用了相当数量的风机和泵类机械，许多水泵、风机的流量随运行工况和燃料种类而变化，某些情况下变化幅度相当大。根据水泵、风机的流量特性，应用变频调速实现变速及变流量控制，是节能的有效措施。一般来讲，泵类、风机具有以下特点：

式中：Q1，Q2为流量，m3/s;N1，N2为转速，rad/min;P1，P2为功率，kW;H1，H2为扬程（压头），m（或Pa）。

即流量是与转速成比例的;功率与转速的3次方成比例;扬程却与转速的平方成比例。传统的方式是：在降低流量时，将水泵或风机的出口调节阀（或挡板）开度调小，降低到相应流量，不过由于通流面积减小，使阻力即压头或扬程增大，造成能量的损失。

由图1可知，当流量降到80%时的功率为：PB=HBQB= 1.2HA×0.8QA=0.96PA，也就是说流量下降20%，功率仅下降4%。

异步感应电动机的转速n与转差率s、电源频率f，电机极对数p 3个参数有如下关系：

可见其转速与电源频率成正比。变频器是通过改变电源频率f从而实现改变电动机转速的。采用变频技术后，当降低流量时，只需降低变频器的输出频率就能达到要求。

流量降低时，流通面积并没有变化，系统阻力反而会减小。当流量下降到80%时，功率为PC=HCQC=0.7HA×0.8QA=0.56PA。也就是说流量下降20%，功率下降44%。

电动机转速降低而引起的效率降低和变频器的损耗合计约6%后，扣除后，功率仍可降低41%左右，可见采用变频调速节电效果显著。

变频调速技术可以将功率因数提高到0.9以上，从而使变压器和供电线路降低能耗。不过，使用变频调速技术应注意以下几点：适用于连续运行的电动机（年运行时间不小于3 000 h）;适用于流量变化幅度较大的电机，如空冷风机、凝结水泵等。

5    结语

本工程电动机全部选用高效节能型产品，异步电动机应采用Y系列节能电动机，凝结水泵配高压变频器，从而使节能降耗的目的得以实现，将厂用电率尽可能降低，为火电厂竞价上网提高响应的竞争能力。

[参考文献]

[1]秦和.电动机的能效水平及其影响[J].中小型电机，2003（1）：1-13.

[2]李芳明.火力发电厂优化与女性问题及策略研究[J].科技展望，2015（8）：97.

[3]JEFF F.Getting more from motor tests[J].Power Transmission Design，1997（1）：20-25.