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淺談電機節能降耗技術:汽輪發電機組節能降耗技術改造的措施

【摘要】針對我國電力企業本文簡要介紹了汽輪機改造的技術形式及措施，因為能源是國民經濟的基礎資源，制約我國國民經濟建設的重要因素。發電企業加大汽輪機組改造力度，是企業節能降耗是提高經濟效益最直接、最有效的途徑其社會意義也非常重大。

【關鍵詞】機組節能降耗 形式分析措施

多年來，我國電力企業和設備制造企業都在全力以赴進行機組改造。這是因為，在我國發電系統中，一些中低參數、小容量的蒸汽發電機組還在運行，這些機組的熱效率很低，且大多屬超期服役，如果將其在短期內全部拆除，從經濟上和電力需求方面來看，是不現實的。同時，一些早期安裝的高參數機組，如100～200MW機組，由于受當時設計制造水平的限制，運行時間較長，已接近或達到額定壽命，這些機組存在著效率低、煤耗高的問題。因此，將中低參數機組改造為既發電又供熱的 “熱電聯產”機組，供生產和生活用汽需要。同時用現代科學技術改造和翻新老機組，使老機組煥發青春。機組通過改造不僅可以大大降低煤耗，提高機組的經濟性，而且可以提高運行的可靠性和延長機組的壽命，這一措施無疑有著深遠的意義和較高的經濟價值。

一機組改造的幾種技術

形式汽輪機改造有多種技術形式，每種形式都有其特點，必須具體問題具體分析，全面考慮，達到改造的目的。

1通流部分現代化改造

隨著現代科學技術的快速發展和設計方法的不斷完善，汽輪機設計水平較過去有了很大提高，全新高效新葉型、全三元氣動設計技術系統、通流部分通道優化設計、自帶圍帶動葉片、高效新型整圈阻尼長葉片設計和調頻技術、彎扭型和馬刀型葉片設計等新技術在各制造廠新產品開發中成功應用。這些技術代表汽輪機領域內最新發展趨勢，通過采用這些先進技術來改造老機組將使機組的經濟性、安全可靠性及運行靈活性達到國外同類機組的先進水平。這也是國外電站行業發展的一個顯著特點。因此近幾年來，各制造廠都在努力開展機組改造工作。其中200MW機組改造已全面展開，并取得了很大成績，為以后機組通流改造積累了很多經驗。

2抽汽改造

汽輪機抽汽改造是利用原回熱抽汽口加大面積或利用汽缸開孔增加抽汽，供生產和生活用汽需要，實現熱電聯產；聯通管開孔抽汽也是一種特殊形式。采用較多和較容易實現的是非調整抽汽改造，要求抽汽量不大，且比較穩定，抽汽壓力允許有一定的波動，抽汽量和抽汽參數可以通過調整進汽量而小范圍調整，這種改造簡單易行，費用也低，但供汽量小，熱能利用率不夠高。根據機組本身的具體情況，也可改造成可調整抽汽，完全變成抽汽機組，實現熱電聯產，以熱定電，經濟價值較高，綜合效益及社會效益明顯。聯通管打孔抽汽也易改為可調整抽汽，機組加裝調節閥，在熱負荷較大及變化幅度較大的情況下可實現穩定的供汽參數。還有一種改造方式是將抽汽后隔板堵掉一定面積，流過的蒸汽滿足加熱器和轉子冷卻要求。這種改造簡單易行，供汽量更大，但要求供汽量比較穩定。當然如果熱負荷很穩定，量又很大，也可改造為背壓機組運行，這是另外一種形式的技術改造。總之，進行抽汽改造實現熱電聯產，既供熱又發電，是節約能源的有效途徑，是目前采用較多的一種機組技術改造形式。

3改造為背壓機組

改造機組以供汽為主，發電為輔，供汽負荷穩定且不要求冷凝工況運行，無熱負荷時機組停運，此時可將機組改造為背壓機組，這樣可以保證機組改造獲得最佳經濟效益。背壓可根據熱負荷來確定，根據熱力核算確定排汽口位置，將以后的各級拆除。調節系統仍可采用原系統適當進行調整。這種改造適用于生產均衡的工業企業供熱或集中供熱系統。

4改造為低真空運行機組

凝汽機組改造為低真空循環水供熱亦即將凝汽器循環水系統略加修改，增設管路及熱水泵等設備，并與外部熱水網相連接，在機組運行時，使循環水出口溫度升高到40～60℃或更高的溫度，以達到采暖供熱的要求。改造后，機組發電能力雖有所降低，但機組排的汽化潛熱得到了充分利用，減少了冷源損失，提高了能源利用率，使高品位的熱能用于生產高質量的電能，低品位的熱能用于采暖，實現了能源的梯級利用，而且可取代單獨供暖鍋爐，改善城鎮居民的生活環境。15安裝新的前置和后置機組這種改造是將中低參數鍋爐改為高參數新鍋爐，在原機組前加裝一臺高參數背壓機組，使排汽參數滿足原機組進汽參數要求，從而提高了機組效率，如果能同時將中低參數機組改造為抽汽機組，則綜合效益會更高。這種形式的改造，機組在運行時，要做好前后機組的運行匹配。有的電廠根據當時情況安裝了高參數背壓或抽汽機組，但后來熱負荷發生了變化，造成背壓機組不能正常運行，抽汽機組不能在最大工況下運行，甚至在冷凝工況下運行，造成設備閑置和浪費，在這種情況下可以考慮加裝后置機組，提高設備的利用率和電廠綜合經濟效益。

二機組改造的一些技術措施

1熱負荷的確定

準確地確定熱負荷是保證機組改造成功及提高經濟性的關鍵。對于不可調抽汽改造，其抽汽量和抽汽參數只能通過調整進汽量而小范圍調整，因此確定抽汽量應根據當時的用汽情況，長時間保持穩定，以保證機組能在經濟性較佳的抽汽工況下運行，當熱負荷偏大和偏小時，再適當地采取其它措施或利用其它設備，保證改造機組的熱能利用率和綜合經濟效益。

2低真空運行的一些技術措施

采用低真空供暖后，需要注意的問題：(1).內效率降低。由于采用低真空運行，末幾級在偏離設計工況下運行，降低了內效率，同時末幾級容量流量大幅度降低，造成脫流、回流，引起不穩定振動，使末幾級尤其末級動應力增大，增加了疲勞破壞的危險性。因此機組改造后，應進行末級流場和強度計算校核。（2）.因提高背壓和循環水溫，凝汽器熱膨脹增大，影響凝汽器銅管在管板上緊固的嚴密性，或者銅管內結垢或聚積從70～80℃的熱網中分離出的一些氧化物，導致傳熱惡化，使排汽溫度和端差不斷上升而無法運行。因此在運行時，需經常注意觀察和維護。

 3排汽溫度的變化和機組振動問題

機組改造為背壓式或低真空運行，由于末端溫度升高，低壓軸承溫度也升高，但一般升高不多，可由軸承潤滑油帶走，回油溫度略有升高。若要避免回油溫度升高太多，則可適當擴大進油口，增加進油量。同時，由于排汽溫度升高，排汽缸支承座膨脹量增加，使汽輪機后軸承抬高量增加，造成機組振動值增大，因此需進行軸承抬高量詳細核算和重新確定標高值。經計算及分析表明，若在轉子找中時考慮軸承的標高變化，不會產生振動問題。對于拆除葉輪的改造，由于轉子質量變輕，軸承比壓及靜撓度發生變化，改造后需重新計算臨界轉速及軸承靜抬高量，并要重新進行轉子動平衡試驗，保證不出現振動問題。

4強度和剛度核算

機組改造后，對工作條件及結構發生變化的部件如汽缸、隔板、葉片、轉子、螺栓等需進行詳細的強度和剛度核算，對改造為背壓機組還需進行密封性校核，必要時可更換螺栓材料，提高螺栓的初應力。

5熱力系統

為使機組改造后在滿足熱負荷的條件下提高效率和經濟性，對原有加熱器盡可能保留，但由于各抽汽口的參數可能會發生變化，因此應進行適當的調整，必要時也可取消個別加熱器。

6抽汽管的布置與焊接工藝

當機組改為抽汽時，抽汽口應盡量利用原抽汽口加大。如要在汽缸上開孔，為了不使汽缸剛度降低太多，一般采用一個或幾個圓孔或扁圓孔，然后采用聯箱匯聚在一起。抽汽管的材料若用合金鋼管，則焊條也需用合金鋼焊條，焊接時需整體加熱，以保證汽缸不引起較大的變形。若用奧氏體鋼焊條，雖可以冷焊，但汽缸易產生裂紋。因此，在溫度允許時最好采用碳鋼管，用結507焊條，塑性較好，焊后回火，可保證強度。在抽汽管道設計時，應注意不應有過大的附加推力作用在汽缸上，可以在管道上加裝膨脹節，以免推力過大使汽缸跑偏。

7軸封系統

機組改造為背壓或低真空供熱機組，使軸封端壓力升高，為了保證汽封不向外泄漏，可增加抽汽器，并將后汽封體加長，增加汽封圈數，對于背壓機組可將汽封體移到拆除級的位置。

8抽汽機組的補給

水改造為抽汽機組后，補給水量增加，如果是補充熱水可直接補在除氧器內，如補給水溫度較低，需加熱后補在除氧器內。也可在凝汽器喉部采用噴霧冷凝排汽，滿足補給水需要，但這種補水方法對補給水量有一定的限制。

9調節和保護系統

機組改造時，調節系統需進行調整或改造，對于冷凝式機組，其調節系統是按轉速——電負荷關系來進行調節的，改為供熱機組后，對于非調節抽汽，應按熱負荷來調節進汽量。為了節省投資，可采用電氣調壓系統由壓力變送器產生電氣信號，經同步器動作調速系統，調節進汽量，維持供汽壓力。機組改造為可調整抽汽機組，調節系統應進行較大改造，以便可根據熱電負荷來調節進汽量，或者調節電負荷滿足熱負荷需要。調節系統需要增加調壓器、油動機、滑閥及連接件和管路等，并需要增加調節系統進油量。對抽汽改造的保護系統，在緊急工況甩負荷時應自動切除調壓系統，強迫關閉抽汽逆止閥和抽汽調節閥(回轉隔板)，并動作同步器，關閉調節閥。當抽汽壓力過高時，應有過壓保護。

技術改造時電力企業發展的永恒主題，用現代科學技術翻新和改造老機組，把他們改造為熱電聯產、集中供熱是投資少、見效快、提高經濟效益的有效途徑，在今后電網中，隨著大功率高參數機組的增加，電網供需矛盾逐步緩解，100MW和200MW凝汽機組改造為以熱定電的供熱機組將是未來改造的一種趨勢，每種改造形式都有其特點和難點改造任務即復雜又艱巨，加快發電廠技術改造和技術進步的步伐，對促進電力行業可持續發展有著重要的意義。

作者簡介：張亞薇（1967.10），女，吉林省吉林市人，吉林市熱力集團有限公司,研究方向:動力工程.

淺談電機節能降耗技術:電機節能降耗技術和方法探討

摘要：隨市場經濟的飛速發展，我國各項生產建設事業均實現了迅猛騰飛，在創設顯著經濟效益的同時能耗量龐大問題也日益顯著。本文首先簡要論述了電動機的效率以及功率因數，基于此，深入闡述了一些電機節能降耗的措施，僅供大家參考。

關鍵詞：電機節能降耗、效率、功率因數

一、前言

現階段，電動機轉換為機械能而消耗的電能占到我國總發電量大約有60%，根據相關調查，在我國幾個主要電網中，整個工業用電的60%~68%被電動機消耗，大致符合工業發達國家的比重。這么多電能幾乎等同于2億多噸原煤，如果提高電動機效率1 %左右，我國每年能夠節約200多萬噸原煤，這就意味著我國每年能夠少開采原煤量達到200多萬噸，就目前我國面臨能源短缺問題、環境保護問題以及可持續發展戰略而言，提高電動機效率具有深遠意義。現階段，國內工業企業電動機大部分處于低效、輕載、高能耗的運行狀態，每年浪費了大量電能,相較于國外先進水平，運行效率低10~20個百分點。因此,各個企業單位要對此引起足夠重視，積極推廣電動機節能，提高電動機的效率。

二、電動機的效率以及功率因數

1、電動機的效率

電動機的效率指電動機的有功輸出功率與有功輸入功率之比，它通常用百分數表示。即:

式中：η為電動機的效率，以百分數表示；

P1為電動機有功輸入功率，以kW為單位；

P2為電動機有功輸出功率，以kW為單位。

在實際應用中，電動機效率有運行效率、額定效率、最高效率之分。運行效率指電動機拖動某負載運行時的工作效率；額定效率指輸出功率為額定值時的效率；最高效率指電動機可能達到的最高運行效率。對于一臺電動機，其額定效率、空載損耗為固定值，因此，電動機負載率決定了其效率值高低；如果負載率為70%左右，電動機的運行效率最高，所以人們將60%~80%的負載率稱為有功經濟負載率。如果負載率低于40%，電機效率將迅速下降。

2、電動機的功率因數

即電動機輸入端的有功功率與視在功率比，即:

式中：S為電動機的視在功率，以kVA為單位；

P1為電動機有功輸入功率，以kW為單位；

cos為電動機的功率因數。

對于一臺特定的電動機，其功率因數的大小與電動機的負載率有關，當電動機空載時，其功率因數很低，僅0.1-0.2，隨著負載率增加，功率因數也增大，當負載率在80%以上時，功率因數達到最佳，因此，應盡量避免電動機在輕載狀態下運行。此外，不同類型的電動機效率、功率因數也會有所不同。一般，同容量的電動機，鼠籠式的效率、功率因數都要高于繞線式電動機；同一系列的電動機容量大的效率、功率因數要高于小容量的電動機；轉速高的電動機其效率，功率因數要高于轉速低的。

三、電機節能降耗方法

想要保證使電動機在經濟狀態下運行，選擇電動機必須要合理，使其類型、容量適應電動機負載機械特性，使其在效率最高狀態下運行。要認真維護檢修，制定并實施有效措施減少損耗，努力保證電動機在拖動中效率最高；對在役的電動機要提高其負載率，盡量避免在空載，輕載狀態中長時間運行。

1、合理選用電動機類型

（1）合理選用電動機類型

在選擇電動機類型時不僅要滿足拖動功能，還要對經濟運行性能加以考慮。對于負載率大于50%，年運行時間大于3000小時的電機，應選擇yx系列高效率的三相異步電動機。與y系列相比，yx系列效率平均提高3%，損耗降低20%~30%，雖然價格高于y系列電動機，但從長期運行看，經濟性還是明顯的。

（2）選用節能型電動機

y系列電動機是國內目前先進的三相異步電動機新系列產品，其優點是效率高、節能、起動性能好。

（3）合理選用電動機的額定容量

電動機效率是指在額定負荷下的參數值,而實際生產生活中普遍存在負荷過低,大馬拉小車, 過低的負載率會造成過低的功率因數,加大了無功損耗,制造上提高的效率百分點被不合理使用沖銷了。電動機有很多工作制分類,如連續工作制、斷續工作制、高啟動轉矩、雙速等,日常很少根據機械工作特性選用。在功率等級方面,國標制定的功率等級不盡合理,跨度太大,比如標準規格7.5kW、11kW、15kW、18.5kW,其間千瓦數間隔太大,也造成無法合理選用,習慣上寧可選大,也不選小,造成大馬拉小車的現狀。國家管理部門應建立健全電動機的型號規格制度,用戶根據自身生產工藝特點選擇合適的電機規格型號,合理利用電能,減少能源損耗。三相異步電動機的三個運行區域分為：負載率在70%~100%之間為經濟運行區；負載率在40%~70%之間為一般運行區；負載率在40%以下為非經濟區。若電動機容量選得過大，雖然能保證設備的正常運行，但投資大，效率和功率因數都很低，造成電力的浪費。

2、采取正確的無功補償方式

（1）電動機的無功補償一般采用就地補償方式,即在電動機附近設置電容器,隨電動機一起投入運行或退出運行,是一種行之有效的無功補償方法。

①可減小配電線路的導線截面和配電變壓器容量。

②可減少配電變壓器、低壓配電線路的負荷電流。

③可使補償點無功當量最大,降損效果好。

④可減少企業配電變壓器及配電網功率損耗。

⑤可降低電動機起動電流。

（2）異步電動機是感性負載,無功損耗主要包括兩部分:一部分是建立磁場所需的空載無功功率,約占電動機額定無功功率的60%~70%,其大小主要與容量有關;另一部分是帶負荷時在繞組漏抗中消耗的無功功率,它與電動機負載電流的平方成正比,負載率越小,功率因數越低,損耗也越大。

（3）電動機就地補償接線方式

①控制式單獨就地補償方式。一般用于降壓起動等特殊要求的電動機,如圖1所示。

圖1電容式控制式就地補償方式

（a）經常操作的低壓電容器就地補償

（b）非經常操作的低壓電容器就地補償

②直接單獨就地補償方式。將電容器直接接在電動機端子上或保護設備的開端,如圖2所示。

圖2直接單獨就地補償方式

（a）經常操作的電容器組

（b）非經常操作的電容器組

（c）高壓電容直接單獨就地補償

3、需求管理措施

能源是社會發展的重要物質基礎,建立在大量消費能源基礎上的現代社會,需要合理有效地利用資源,開展持續的節能活動,支持經濟、能源、環境的協調發展。各種電動機系統效率不只關系到企業的利益,更為重要的是關系到國家的可持續發展。中國人口眾多,因為歷史原因,各種高耗能的設備并未及時退出使用,中國已經是一個高能耗的國家,政府相關部門應制定使用電動機的行業標準,對運行中的電動機系統進行現場測試,采用節能評估的方法,淘汰低效高能耗用電設備。各企事業單位應開展能源監察和能源需求管理,對于一些重點和關鍵的用電設備進行技術和經濟分析,以確定是否需要采用高效節能的產品來更換或改造現有的用電設備。

四、結語

綜上所述，在實際生產中，要積極改善電機節能降耗性能，使電機高效化運行，相較于普通電動機，高效化運行的電機能夠降低約百分之二十的能量損耗，這對于面臨嚴重能源短缺的我國有著十分重要的意義。

淺談電機節能降耗技術:淺談電機節能降耗技術和方法分析

摘要：隨著經濟的發展，電動機在企業中得到廣泛的應用。因此，本文對電動機的節能降耗技術和方法進行了相關的分析。并且著重介紹了較為先進的電動機的節能降耗技術，包括高效能電動機的使用、無功補償技術以及變頻器設備的采用，從而促進企業整體的節能降耗效益的提高。

關鍵詞：電動機；節能降耗；技術方法

近年來，電動機技術在企業中發揮著越來越重要的作用。但是，由于我國很多的企業存在管理上的弊端，以及科學技術水平還比較低，這都造成了電動機資源的極大浪費。所以，企業要積極的采用先進的技術與方法，增強電動機節能降耗的效率。

一、節能電動機

1.1 電動機節能的技術

實質上，電動機的節能就是要有效的提高電動機的使用效率。我們知道，電動機的效率是有效的輸出功率與總的輸入功率的比值，所以要想提高電動機的效率，就必須提高電動機的有效的輸出功率。在電動機設備的運行工作的過程中，對有效功率輸出影響最大的就是電動機的損耗功率，而損耗功率又包括很多的方面，比如：電動機鐵芯的損耗功率、通風設備的損耗功率；設備運行過程中的摩擦損耗等等。因此，要想降低電動機的損耗功率，就必須從這些方面入手[1]。

第一，優化電動機內部的配置結構，選用質量上乘的繞組材料，對鐵芯的選擇要與電動機內部的設備一致，從而降低鐵芯以及銅材料的損耗。第二，設備運行過程中的摩擦損耗，對于電動機的功率以及使用壽命，都具有極大的影響。所以，要合理配置電動機內部結構，選擇合適的潤滑油等材料，將設備摩擦的損耗降到最低。第三，降低通風設備的損耗，這就要求企業盡量的采用自然通風的技術或者提高通風導熱的技術水平，從而降低通風設備的損耗功率。

1.2 高效電動機的使用

我國自2002年就并且實施了電動機能效國家標準以來，就對我國企業電動機的效率做出了明確的規定，對于不符合電動機能效國家標準的設備一律被淘汰[2]。而我國多數企業所使用的傳統電動機設備均達不到國家限定的標準。由此可見，使用高效節能電動機成為企業發展進步的必然要求。當今，我國企業使用的高效電動機大多都是高效率的三相異步電動機，這種電動機的效率可以達到甚至超過國家限定的標準，有效的提高了電動機的使用效率。因此，被大多數的企業廣泛的應用在生產運作過程中。由此可見，高效節能的電動機具有其他傳統的電動機不可比擬的優點，未來的發展前景十分的廣闊。

二、無功補償

2.1電動機為感性負載

我國現代企業使用的電動機設備所消耗的功率大多都是由有功功率無功功率組合而成的。電動機的有功功率受到電源傳遞電流與電動機的負載影響。而無功功率是電動機功率消耗比較小的一部分，主要就是電動機內部的電流與負載轉化過程中所損耗的功率。在電動機設備的實際運行過程中，功率因數與電動機的負載量密切相關。當電動機的負載量大時，電源提供的電流也就越大，那么有功功率就大于無功功率，所以電動機的功率因數相應的增大。而一旦電動機的負載量小時，無功功率不受其影響，保持不變。但是，電源提高的電流減少，有功功率就會降低，所以功率系數就會減小。

2.2 電動機無功功率就地補償

在電容負載運行中產生的超前的電流可以和在電感負載中產生的滯后電流相互補償。運用這一原理，在電動機的電源終端并聯一個適合容量的電容器，就可以隨時為電動機提高充足的電流，而不必在通過電路進行電流的傳遞，有效的降低了線路的損耗，節約了資源能源[3]。同時，在電源終端并聯一個電容器時，我們可以發現，電動機內部的負載與電流之間的轉化就大大的降低了，所以電動機中的無功功率也隨之降低。由此，電動機的功率因數得到了提高，從而有效的節約了電動機的能源。

三、變頻調速

3.1 軟啟動節能

隨著科技的迅速發展進步，極大的帶動了電氣控制技術的進步。而且在電氣技術的影響下，變頻器正在被各大企業廣泛的應用于生產和控制的過程中。變頻器實質上就是利用電力半導體的通斷作用來對于頻率進行轉化，從而進行控制的一種電能裝置。這種電能控制裝置的功能就是可以改變電動機的功率，頻率與速度等。如果企業的電動機設備不具備變頻器，所以在電動機運行的過程中，由電源傳出的電流就會全部由電網進行承擔與傳遞，給電網的承受能力受到了強大的沖擊并且造成了損害，嚴重時，就會導致電路中斷以及各種事故的發生。而一旦使用變頻器，變頻器就會通過軟啟動功能，將電源傳出的電流量降到最低，就算是流量較大也不會比額定的電流高，這樣就可以保證傳出的電流量在電網承受的范圍之內，從而降低了對于電網及設備在傳輸過程中所造成的損耗，有效地節約了電能，達到了節能降耗的目的。

3.2調速節能

在電動機的運行過程中，它的轉動速度受到功率、壓力等多種因素的影響。所以要通過變頻器對于進行調速節能。我們知道電動機的轉動速度與其多種因素都是同方向變化，所以當電動機的效率一定，要求調節的量下降，自然電動機的轉動速度就會下降，同時電動機的輸出功率也會相應的降低，而且下降的速度遠遠超過與電動機轉動的速度。這就說明利用變頻器來調速節能能有效地減少電動機在運行過程中的損耗，從而提高電動機節能損耗的效率，電動機是整個電動系統的和核心部分，因而在使用過程中可以結合具體的使用要素開展施工攻略，常規的電動機在運行中的問題即不能有效的節能調速，故而針對這一問題的研究被列入新的項目內[4]。

結語：

在企業的生產生活中，電動機的節能的技術與方法是多種多樣的。但是無論采用什么方法，核心都離不開電動機的節能降耗，電動機的節能降耗已經成為促進企業發展的重要因素之一。所以企業在電動機的運行過程中，要積極的采用先進的技術和方法，還要了解各個方法的優勢綜合運用，降低電動機各個部位的損耗，有效的提高電動機的有效功率，從而達到節能降耗的目標。