冶金企業高壓電機的節能調速裝置分析

李一多

（萊蕪鋼鐵集團有限公司設備檢修中心，山東 萊蕪 271104）

冶金企業作為重工業自身存在一定污染性，同時需消耗極多電力資源，因此冶金企業需秉持與時俱進發展理念，從經濟建設實況出發，關注節能優化建設，降低能耗，減輕冶金業發展對環境所帶來的壓力，使企業建設與發展更富成效。冶金企業建設發展過程中，存在高壓電機異常耗能問題，阻滯企業朝著節能環保方向發展，為使冶金企業良性發展，分析其高壓電機節能調速裝置顯得尤為重要。

1 冶金企業高壓電機節能調速裝置探析背景

高壓電機在冶金企業中消耗極多電能，水泵及離心式風機作為高壓電機主要負責帶動的裝備設備，其運行成效直接關乎企業生產經營穩定性，為此高壓電機需在冶金企業承建之初，依據企業發展目標及負荷情況科學選擇高壓電機。然而，在當今機械制造市場上，供應商所提供的風機及水泵多為低負荷型設備，以30%～60%為標準設置額定功率。為使冶金企業得以穩健發展，降低高壓電機能耗勢在必行，冶金企業需迎合時代發展，思考降低成本、節約能耗方略，科學使用節能調速技術，使其符合機械調速及電氣調速需求，實現節能調速目的。

2 分析冶金企業高壓電機節能調速裝置

2.1 液力耦合器

液力耦合器主要應用負載與電機之間，且由主軸、渦輪、泵輪及外殼等元件構成，在該裝置啟動后，輸出軸會在液力耦合器內帶動泵輪，在泵輪運轉過程中，液力耦合器內液體會不斷加速，在加速過程中渦輪隨之開始運動，渦輪運動過程中產生的動能由輸出軸傳出，并由負載處接收，繼而達到調速目的。其中，液力耦合器內液體是動能控制主要因素，為此需通過電動執行機構對其數量予以調控，達到負載轉速調節目的，使節能降耗成效得以提升。

2.2 變頻器

為使冶金企業高壓得以穩定運行，實現節能調速，冶金企業會在電機與電機電源二者之間加置變頻器，這個變頻裝置可幫助企業達到節能降耗目的。半導體結構是變頻器良性運行與科學利用關鍵元件，通過改變電通斷頻率，在降低能耗同時，達到提高冶金企業內生產效率目的，降低電機運動功率，隨之降低轉速。變頻器可依據冶金企業日常生產運行需求，轉化頻率并向相關生產體系高效輸出電流，然而介于冶金企業內部元器件線路較為復雜，頻率交流輸出路徑存在無法承擔變頻輸出電流量現象，導致交流變頻及相關變頻器僅能用于低轉速設備，調頻范圍窄這一問題影響，使變頻器應用推廣受到局限。為使變頻器得以有效應用，技術人員在原有變頻交互形式基礎上，研究出直流、交流相互交互方式，使直流電通過濾波可直接變為交流電，供冶金企業生產運營所用，具有精度高、范圍廣優勢，滿足冶金企業高壓電機節能調速客觀需求。

2.3 永磁調速器

永磁調速器由鋁、銅等導體材料、釹鐵硼等金屬氧化物構成，該裝置通過調節高磁能積產生扭矩，通過扭矩變化實現運轉。永磁調速器通常應用在負載與電機二者之間，該裝置在運行期間會激發釹鐵硼材料自身永久磁場，在該磁場加持下，電機輸出軸及相關元件會展開穩定運轉，這時負載側會收到電機側傳來的扭矩，在扭矩帶動下進行運轉，實現高壓電機節能調速目的。其中。釹鐵硼永久磁場間隙轉變需在電動結構調節下改變間隙，用改變的間隙調節磁場結構及強弱，用以滿足冶金企業高壓電機運行需求，提升節能調速綜合成效。

3 比較冶金企業高壓電機節能調速裝置應用實況

通過對冶金企業高壓電機節能調速裝置研究背景進行分析可知，冶金企業在新時期發展需注重節能降耗，為此調速裝置在冶金企業內科學應用是趨勢，符合對重工業經濟建設良性發展客觀需求。為使高壓電機節能調速器配置更為科學合理，比對各節能調速裝置應用實況顯得尤為重要。

3.1 比較冶金企業高壓電機節能調速裝置應用背景

為使冶金企業高壓電機節能調速裝置應用比較更富成效，需設定研究背景，使比較更富針對性、科學性、有效性，為此以離心式水泵這種在冶金企業內部出現頻率極高的裝置為例進行系統分析，比較對象為液力耦合器、變頻器及水刺調速器，比較目的是通過分析明晰節能調速裝置應用價值。某有色金屬冶煉企業，每年約生產16萬噸電解鋅，13萬噸電解鉛，日常運行極為穩定，表明高壓節能調速裝置在該企業內同樣得到穩定應用，不會受到企業發展戰略調整等因素影響，出現高壓電機運行不穩定消極現象，為保障比較分析結論科學性奠定基礎。

3.2 分析冶金企業高壓電機節能調速裝置參數

冷卻循環水泵車間分別設置在生產線內，以4臺離心式循環水泵為標準，配置砸車間內，為保障冶金企業內部冷卻循環水泵車間可良性運行，4臺設備內有1臺為備用裝置，其余3臺用于生產運行，用YKK560S-6型號電機為驅動電機，450kW為該電機額定功率，10000V為額定電壓，以991r/min為標準控制奠基轉速，以44m為基準配套水泵揚程，2476m3/h誒額定電流，每個車間內裝置參數卑配置標準基本相同，均以5880～6000m3/h為標準保持供水量常年穩定。

3.3 分析高壓電機節能調速裝置

液力耦合器為某有色金屬冶金企業電機原配裝置，經改造后安置進口高壓變頻器，通常情況下以38Hz為標準穩定運行，在使用3～5年間該設備因企業生產線金屬顆粒及腐蝕氣體無法穩定運行，為節約生產成本，避免企業生產線因頻繁維護高壓電機節能裝置而耽誤生產，最終將其拆除，取而代之的是一臺永磁節能調速器（450kW），轉速為750～760r/min，經使用后該有色金屬冶金企業得出如表1所示高壓電機節能調速裝置分析比對表。

通過對表1進行分析可知，高壓變壓器維護成最高，液力耦合器維護成本最低，在穩定運行時長內，消耗電能最高者為高壓變頻器，永磁調速器電力消耗量最低，表1內高壓電機節能調速裝置均具有節能降耗作用，其中屬永磁調速器節能效果最佳，然而該裝置在使用過程中存在泵水流量最少現象。由此可見，各類高壓電機節能調速裝置具有不同應用優質，冶金企業需從自身發展實際需求著手，科學選擇電機節能調速裝置，使其與企業生產發展客觀需求保持同步，期許企業在節約能耗同時，可保障冶金企業穩定運行，保障各個生產體系及營運環節，均可達成生產目標。

4 結語

綜上所述，冶金企業，存在一定環境污染及資源浪費現象，在當今企業轉型及生態保護大背景下，冶金企業若想得到穩健發展，作出有效調整，實現節能降耗生產目標，需明晰高壓電機節能調速裝置配置意義，分析液力耦合器、變頻器及永磁調速器，從實踐出發分析這三種節能調速裝置應用實況，引導企業有效選配節能調速裝置，為推動冶金企業朝著節能環保方向發展奠定基礎。