电机节电改造方案.docx

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电机节电改造方案

电动机知识

电机节电改造方案

Powerboss节电宝是进口优质节电产品,它采用国际先进的芯片技术检测及控制电机的实际耗电量。

据山东省淄博市能源监测中心（2002）008号检测报告指出:

应用该产品（节电宝）后,电动机在轻重载或不同负载状态下的电压减低,隙磁通量及铜线圈的耗损减低,提高电动机性能及节电效能。

它采用智能化的微处理器控制,自动跟踪检测电机运行中的负载变化,检测信号经专用节能软件分析、处理后,动态调节电机运行状态过程中的电压电流,在保证电机转速的前提下,保持电机的输出转矩与负载的精确匹配,有效地减少有功功率和无功功率损耗,也相应减少了磁损耗,同时使电机的功率因数提高。

许多工矿企业应用证明,综合节电率在15%以上,最适用于负载变化电机设备节电控制。

应用范围包括:

交流感应马达、油田抽油机、粉碎机、球磨机、真空泵、制冷设备、机场及矿石输送带、冲压机、扶梯、注塑机、印刷机、空压机、锯石机、搅拌机、水泵……

案例一:

中国最大油田之一的山东胜利油田,其45KW抽油机在安装"节电宝"前,平均每小时耗电量约10.5KW,功率因数为0.358。

采用"节电宝"后,其耗电量减至每小时6.18KW,而功率因数提高到0.525,平均节电率高达25%。

"节电宝"内置的软启动功能更降低了电机的轴承和皮带的磨损,减少了链条和齿轮的机械应力。

（据胜利油田管理局能源监测站-胜能监字W2002043号检测报告）

案例二:

著名的北京顺义西单商场共有8台9KW的扶手电梯,已于2002年8月全线安装了"节电宝"。

安装前年耗电量达11,450度。

安装后年耗电量减至7,480,节电率高达35%。

安装

后经检测,扶梯电机的工作温度明显下降,噪音明显减少,扶梯运行更加平稳,保养和维修时间明显减低。

节电带来的效益明显地减低了该商场的营运成本,增强了市场竞争力。

案例三:

深圳市罗湖区食用菌厂的冷库有6台7.5KW、9台11KW共15台压缩冷凝机。

安装"节电宝"之前,在生产淡季其每月的用电量在6万度左右,在生产旺季其每月的用电量在9万度左右,平均用电量在8万度左右。

电费占生产成本的较大一部分。

自2003年元月全线安装了"节电宝"后,每月用电量明显减少,月平均用电量减至6万度左右,节电率经长时间测试高达25%。

冷库冷凝机应用了节电宝后,不但省电,更降低了电机的运行温度,缩短了电机的工作时间,平均每次工作时间缩短了2分钟左右,每天工作时间缩短了1小时左右。

节电带来的效益大幅度降低了设备维修费用和生产成本,增强了产品的市场竞争力。

案例四:

佛山海天调味食品有限公司的真空泵为45KW的电机。

正常工作时,每天运行16小时,启动负载大,运用自藕降压启动方式。

安装"节电宝"前,每小时耗电23KW,安装"节电宝"后,每小时耗电减至19.3KW,节电率达16%。

回报期短达12个月。

"节电宝"内置的软启动功能更是取代了原有的自藕降压启动器,消除了原启动方式所产生的机械冲击和高启动电流,节约了辅助设备投资。

案例五:

湖北省节能监测中心为其辖下企业的22KW的混凝土搅拌机安装了"节电宝"。

安装"节电宝"前,耗电量平均每小时20度。

测试证实,安装"节电宝"后,搅拌机的耗电量减至每小时16.6度,节电率高达17%,回报期短达12个月。

内置的软启动功能更节省了启动电流,减少了机械冲击。

湖北省节能监中心经长时间对"节电宝"的运行测试,在鄂节监字[2002]009号

文件中,更将"节电宝"系列产品认定为全省节能推广产品。

案例六:

深圳某电器厂是家大型的三资企业,其产品以优质的质量畅销欧美众多国家。

其注塑车间共有20余台15KW的注塑机。

安装"节电宝"前,设备的平均耗电量为8.62度/小时;安装"节电宝"后,设备的耗电量减至6.5度/小时,节电率高达24%,回报期短达12个月。

而且安装"节电宝"后,注塑加工的原有设定参数丝毫没有改变,电机温度明显下降。

案例七:

广东惠州市五金机械厂共有50多台冲床,在安装"节电宝"前,电机工作时的相电压223.7V,电流8.84A,有功功率0.38KW。

50%的时间负载,50%的时间是空载;安装"节电宝"后,电机工作时的相电压166.2V,电流4.91A,有功功率减至0.26KW。

"节电宝"在设备每天16小时的操作过程中,节省了26%的耗电量。

回报期短达10个月。

案例八:

广东忠诚石材公司有数台37KW的圆锯石材切割机,设备加工原料为石材。

电机24小时工作,每一个周期的时间约为50秒,其中空载时间约为5秒/相电压220V/相电流25A,轻载时间约为5秒/相电压220V/相电流35A,接近满载时间约为40秒/相电压220V/相/相电流42A。

安装节电宝后,空载时间约为5秒/相电压165V/相电流12.5A,轻载时间约为5秒/相电压185V/相电流18.5A,接近满载时间约为40秒/相电压217V/相/相电流38A。

由此可见,空载时节电率约为50%;轻载时节电率约为47%;满载时节电率约为9%;平均节电率为16.9%。

投入节电宝后,降低了电机电压电流并不改变转速影响效率,节约了电机电能,大大减低了生产成本令产品增强竞争力。

案例九:

中外合资广州珠江水泥有限公司是大型的散装水泥制造企业,拥有两条专业的自动化水泥生成线,一条长达十公里

的原料传送带和一座大型矿山。

经严谨的节电效能测试,证实Powerboss节电宝在其C1M01砂页岩90kw破碎机节电率达14.8%,产量亦有所提高,节电效益减低了生产成本。

该公司已在其空压机、传送带、破碎机设备上全面安装Powerboss节电宝,以节能效益增强产品的市场竞争力。

"POWERBOSS节电宝"产品系列已广泛应用于油田及工矿企业,并获得用户证实"POWERBOSS节电宝"产品系列的节电效能。

尤其是在油田抽油机上的应用,已获得胜利油田、中原油田的节能产品准入证。

郑重声明:

用户在购买或使用该产品时,请认明我司注册的"POWERBOSS"商标,提防冒牌或水货。

详情请浏览http:

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附文:

变频器与Powerboss节电宝的比较

一、总论

变频器与Powerboss节电宝两者都是以电动机为控制对象的装置,都具有节能和平滑启动的功能。

是近十年来问世的高科技产品。

变频器的生产厂商众多。

国外和国内知名厂商均有生产,产量大,品牌多,质量参差不齐。

Powerboss节电宝经香港理工大学电子电力研发中心改良后,工控运作更适合于国情,质量保证。

变频器的工作特点是变频、变压、变流。

Powerboss节电宝的工作特点是恒频、变压、变流。

变频器的工作原理是通过整流器—直流储能元件—逆变器—控制回路来工作的。

称为交流—直流—交流变频。

结构较复杂。

价格较贵。

Domain:

dnf辅助More:

d2gs2f还有交流—交流变频,电路及控制较复杂,目前还未进入实用

阶段。

Powerboss节电宝的工作原理是通过检测控制回路—功率开关器件来工作的。

结构较简单。

价格较低。

二、变频器与节电宝在应用上的区别

变频器与节电宝一般不同时使用。

由于变频器与节电宝在工作特点的不同,在应用上也各有侧重。

变频器主要应用于在需要改变频率的场合,如升降梯,风机等。

而Powerboss节电宝则应用于不需要改变转速的场合,如自动扶梯,传送带、注塑机等生产机械上。

在某些场合变频器与节电宝均可使用。

如冷柜。

三、变频器与节电宝相同点

变频器与Powerboss节电宝两者都是应用于电动机的节能装置,都具有节能和平滑启动的功能。

是近十年来问世的高科技产品,节约能源是我国长期的基本国策。

四、变频器与Powerboss节电宝的工作特点

变频器是通过检测负载的工作情况,调节其输出频率（范围可以从0.5-150Hz）、电压和电流,以适应负载的需要。

使输出功率随负荷的变化而变化,从而达到节能的目的。

它的工作方式采用将交流变为直流,再将直流变为交流的模式。

最新一代的变频器产品也有采用直接由交流变为交流的工作模式的。

Powerboss节电宝是通过检测的工作状态,经过微处理器进行比较和运算,改变其输出电压和电流,和负载的状态相平衡,而不改变电机的转速,达到节能的效果。

对于空载和轻载的电动机而言,电压可降低20%的额定电压,可降低30%的额定电流,使电动机的铁损和铜损及其它损耗大大降低来达到节电的效果。

另外,在启动时节电宝设有缓冲启动功能有效地降低了启动电流,减少了电耗和启动转矩对电动机及传动部分的损害,

延长了电动机及传动设备的使用寿命。

同样在停机时节电宝特设的缓停功能,也有同样的效果。

五、与节电宝相比,变频器显著的缺点

由于变频器的工作特点,使变频器的电力电子元件尤其是主开关半导体器件工作的动态范围大,使其具有大范围的改变频率即改变电动机转速的功能。

这是变频器的一大优点,同时也给其带来一些不利的因素。

这主要是电力电子器件本身决定的。

除了主开关半导体器件具有的静态性退化使得耐压降低、漏电增加、抗过载和短路能力差等方面问题外,还因其动态工作范围大所带来的以下几个主要问题,都将造成变频器工作失效。

1.管子动态性能不佳

因为发热而使管子关断时间延长而造成换流失败。

2.管子驱动强度不够

设计中Ib应足够大。

由于工作中电路的欠电压使Ib减小,从而使管子退出饱和区进入放大区,使等效电阻加大管子烧坏。

3.电应力的作用过大

开关过程中造成瞬间冲击电压、电流,强度大,给开关元件造成积累性损坏。

4.器件在过载大而烧毁

在工作中尤其是经常承受过高的反向电压。

5.变频器主回路结构不合理或连接线太长而造成电应力过大变频器对连接线长度及主回路的储能元件均有相应的要求。

6.产生较多的电磁干扰及电力谐波

电磁干扰和谐波对电网及设备的危害较大,是电力电子技术普及和发展的重大障碍。

世界各国对电磁污染采取了严格限制措施。

而解决这一问题是今后研究的重要课题。

六、节电宝的特点

相比变频器而言,节电宝也采用电力电子元件,但是其器件工作的动态范围变化不大,工作条件好,电路结构相对简单,安装简便现场条件要求不高;加上生产厂家的严格的质量控制,使节电宝在节能、延长电动机和设备寿命的基础上,在保证正常工作的情况下,具有寿命长,维修率低等特点。

使本公司有在两年内免费维修和保养的保证。

该产品按照英国国家标准生产,通过欧盟有关的技术验证。

在国内,通过技术质量检测部门的安全鉴定。

七、电力高次谐波的危害

减低了电能的生产、传输和使用设备的容量

使电气设备过热

使电动机产生震动和噪声

使电动机绝缘老化

使设备寿命缩短

引起电力系统局部并联谐振或串联谐振,造成电容器或电抗器损毁

引起继电器保护和自动控制装置误动作

使电能计量出现混乱

使电动机产生震动和噪声

使电动机绝缘老化

使设备寿命缩短

引起电力系统局部并联谐振或串联谐振,造成电容器或电抗器损毁

引起继电器保护和自动控制装置误动作使电能计量出现混乱〃异步电动机绕组损坏的原因及处理方法

〃变频器的控制功能第4讲变频器的起动

〃变频限转矩功能在收卷和主从控制中的应

〃多台电机并联同步运行方案

〃变频器基本参数调试指导

〃变频器在空压机节能改造中的应用

〃ACS600变频器在挤压造粒系统的应用

〃冷库的安装

（一）

〃变频器在输送机上的应用

〃合康高压变频器在循环水供热工程中的应〃变频器过电压故障原因分析及对策

〃油田注水泵用ALPHA变频器实施方案

〃用接触器进行电机正反转控制_电路图

〃英威腾CHV190系列变频器在门座式起重机〃浅谈:

变频器球磨机设备应用

〃水环式真空泵的设备安装

〃供水专用变频器在泵站恒压供水中的应用〃国产发电机组电力系统问题

〃新时达-stepAS800在排粉风机上的应用

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〃超大型电动机起动方法之比较

〃Y系列电机型号大全

〃电动机基本知识

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〃风光JD-BP32系列变频器在转炉倾动上的〃稀土永磁在直流无调速电机上的应用

〃稀土永磁发电机的主要特点和应用

〃稀土永磁体在电机中的应用

匿名

随着起重机的不断发展,传统控制技术难以满足起重机越来越高的调速和控制要求。

在电子技术飞速发展的今天,起重机与电子技术的结合越来越紧密,如采用PLC取代继电器进行逻辑控制,交流变频调速装置取代传统的电动机转子串电阻的调速方式等。

在选型对比基础上,本项目电动机调速装置采用了先进的变频调速方案,变频器最终选型为ABB变频器ACS800,电动机选用专用鼠笼变频电动机。

在众多交流变频调速装置中,ABB变频器以其性能的稳定性,选件扩展功能的丰富性,编程环境的灵活性,力矩特性的优良性和在不同场合使用的适应性,使其在变频器高端市场中占有相当重要的地位。

ACC800变频器是ACS800系列中具有提升机应用程序的重要一员,

它在全功率范围内统一使用了相同的控制技术,例如起动向导,自定义编程,DTC控制等,非常适合作为起重机主起升变频器使用。

本文结合南京梅山冶金发展有限公司设备分公司所负责维修管理的宝钢集团梅钢冷轧厂27台桥式起重机变频调速控制系统,详细介绍ACC800变频器在起重机主起升中的应用。

1DTC控制技术

DTC（直接转矩控制,DirectTorqueControl）技术是ACS800变频器的核心技术,是交流传动系统的高性能控制方法之一,它具有控制算法简单,易于数字化实现和鲁棒性强的特点。

其实质是利用空间矢量坐标的概念,在定子坐标系下建立异步电动机空间矢量数学模型,通过测量三相定子电压和电流（或中间直流电压）直接计算电动机转矩和磁链的实际值,并与给定转矩和磁链进行比较,开关逻辑单元根据磁链比较器和转矩比

较器的输出选择合适的逆变器电压矢量（开关状态）。

定子给定磁链和对应的电磁转矩的实际值,可以用定子电压和电流测量值直接计算得到。

在计算中,只需要一个电动机参数―――定子电阻,这一点和几乎需要全部电动机参数的直接转子磁链定向控制（矢量控制）形成了鲜明对比,极大地减轻了微处理器的计算负担,提高了运算速度

。

直接转矩控制结构较为简单,可以实现快速的转矩响应（不大于5ms）。

2防止溜钩控制

作为起重用变频系统,其控制重点之一是在电动机处于回馈制动状态下系统的可靠性（"回馈"是指电动机处于发电状态时通过逆变桥向变频器中间直流回路注入电能）,尤其需要引起注意的是主起升机构的防止溜钩控制。

溜钩是指在电磁制动器抱住之前和松开之后的瞬间,极易发生重物由停止状态出现下滑的现象。

电磁制动器从通电到断电（或从断电到通电）

需要的时间大约为016s（视起重机型号和起重量大小而定）,变频器如过早停止输出,将容易出现溜钩,因此变频器必须避免在电磁制动器抱闸的情况下输出较高频率,以免发生"过流"而跳闸的误动作。

防止溜钩现象的方法是利用变频器零速全转矩功能和直流制动励磁功能。

零速全转矩功能,即变频器可以在速度为零的状态下,保持电动机有足够大的转矩,从而保证起重设备在速度为零时,电动机能够使重物在空中停止,直到电磁制动器将轴抱住为止,以防止溜钩的发生。

直流制动励磁功能,即变频器在起动之前自动进行直流强励磁,使电动机有足够大的起动转矩,维持重物在空中的停止状态,以保证电磁制动器在释放

过程中不会发生溜钩。

3系统硬件配置

梅钢冷轧桥式起重机上应用的ACS800变频器调速系统由电控柜,大小车变频控制柜,起升变频控制柜,联动控制台等组成。

主起升采用1台ACC800变频器驱动1台起升专用电动机,并在电动机轴尾安装1台速度编码器,做速度反馈用。

该速度编码器用来提高低速状态下电动机模型的速度和转矩计算精度,保证转矩验证,开闭闸等功能。

主起升采用斩波器加制动电阻实现制动功能,斩波器与制动电阻串联后接入变频器整桥与逆变桥之间的直流回路中,并由变频器根据中间直流回路电压高低控制斩波器接通与否（即控制制动电阻的投切）。

变频器配有RPBA201接口卡件,提供标准的Profibus2DP现场总线接口,用于与PLC通信控制,并接收PLC发来的开,停车命令和速度设定值等控制参数。

4起升变频器功能参数设置

ABB变频器在出厂时,所有功能码都已设置。

但是,起重机变频调速系统的要求与工厂设定值不尽相同,所以,ACC800中一些重要的功能参数需要重新设定。

（1）起动数据（参数组99）

参数99102（用于提升类传动,但不包括主/从总线通信功能）:

CRANE;参数99104（电动机控制模式）:

DTC（直接转矩控制）;参数99105~99109（电动机常规铭牌参数）:

按照电动机的铭牌参数输入。

（2）数字输入（参数组10）

参数10101~10113（数字输入接口预置参数）:

按照变频器外围接口定义进行设置,限于篇幅,不再赘述。

（3）限幅（参数组20）

参数20101（运行范围的最小速度）:

-1000r/min（根据实际电动机参数进行设定）;参数20102（运行范围的最大速度）:

1000r/min（根据实际电动机参数进行设定）;参数20103（最大输出电流）:

120%;参数20104（最大正输出转矩）:

150%;参数20104（最大负输出转矩）:

-150%;参数20106（直流过压控制器参数）:

OFF（本例中ACC800变频器使用了动力制动方式,此参数设为OFF后,制动斩波器才能投入运行）。

（4）脉冲编码器（参数组50）

参数50101（脉冲编码器每转脉冲数）:

1024;参数50103（编码器故障）:

FAULT（如果监测到编码器故障或编码器通信失败时,ACC800变频器显示故障并停机）。

（5）提升机（参数组64）

参数64101（独立运行选择）:

FALSE;64103（高速值1）:

98%;64106（给定曲线形状）:

0（直线）;参数64110（控制类型选择）:

FBJOYSTICK.（6）逻辑处理器（参数组65）参数65101（电动机停止后是否保持电动机磁场选择）:

TRUE（在电动机停止后保持电动机磁场为"ON"）;参数65102（ON脉冲延时时间）:

5s.（7）转矩验证（参数组66）参数66101（转矩验证选择）:

TRUE（转矩验证有效,要求有脉冲编码器）。

（8）机械制动控制（参数组67）

参数67106（相对零速值）:

3%;参数67109（起动转矩选择器）:

AUTOTQMEM（自动转矩记忆）。

（9）给定处理器（参数组69）

参数69101（对应100%给定设置电动机速度）:

980r/min（根据实际电动机参数进行设定）;参数69102（正向加速时间）:

3s;参数69103（反向加速时间）:

3s;参数69104（正向减速时

间）:

3s;参数69105（反向减速时间）:

3s.（10）可选模块（参数组98）

参数98101（脉冲编码器模块选择）:

RTAC2SLOT2（脉冲编码器模块类型为RTAC,连接接口为传动控制单元的选件插槽2）;参数98102（通信模块选择）:

FIELDBUS（激活外部串行通信并选择外部串行通信接口）。

5试运行

变频调速系统的功能参数设定完后,就可进行系统试运行。

应先在变频器操作盘上进行速度给定,手动起动变频器,让起升电动机空载运转一段时间,并且这种试运行可以在5,10,15,20,25,35,50Hz等几个频率点进行,注意观察电动机的运转方向是否正确,转速是否平稳,显示数据是否正确,温升是否正常,加减速是否平滑等

。

单台变频器试运行正确后,再接入脉冲编码器模块进行速度闭环调试,试运行起升机构变频调速系统。

起升变频器手动运行无误后,就可接入PLC控制系统,进行整机联调。

整机联调中,关键要注意观察变频器起动与停止时,主起升机械制动器的开闭反应是否快速,钩头是否存在溜钩现象等。

其次还要注意观察钩头在下降过程中,制动单元和制动电阻投运后,其温升是否正常。

在重物下放过程中,重物的势能会释放出来,此时电动机将工作在反向发电状态。

在钩头下降过程中,电动机通过逆变桥向变频器中间直流回路充电,当直流回路的电压高于变频器系统设定值时,变频器控制斩波器接通,进而使制动电阻投入工作,以消耗变频器中间直流回路多余的电能,确保变频器中间直流回路电压稳定在一个特定电压范围内。

随着起重机的不断发展,传统控制技术难以满足起重机越来越高的调速和控制要求。

在电子技术飞速发展的今天,起重机与电子技术的结合越来越紧密,如采用PLC取代继电器进行逻辑控制,交流变频调速装置取代传统的电动机转子串电阻的调速方式等。

在选型对比基础上,本项目电动机调速装置采用了先进的变频调速方案,变频器最终选型为ABB变频器ACS800,电动机选用专用鼠笼变频电动机。

在众多交流变频调速装置中,ABB变频器以其性能的稳定性,选件扩展功能的丰富性,编程环境的灵活性,力矩特性的优良性和在不同场合使用的适应性,使其在变频器高端市场中占有相当重要的地位。

ACC800变频器是ACS800系列中具有提升机应用程序的重要一员,

它在全功率范围内统一使用了相同的控制技术,例如起动向导,自定义编程,DTC控制等,非常适合作为起重机主起升变频器使用。

本文结合南京梅山冶金发展有限公司设备分公司所负责维修管理的宝钢集团梅钢冷轧厂27台桥式起重机变频调速控制系统,详细介绍ACC800变频器在起重机主起升中的应用。

1DTC控制技术

DTC（直接转矩控制,DirectTorqueControl）技术是ACS800变频器的核心技术,是交流传动系统的高性能控制方法之一,它具有控制算法简单,易于数字化实现和鲁棒性强的特点。

其实质是利用空间矢量坐标的概念,在定子坐标系下建立异步电动机空间矢量数学模型,通过测量三相定子电压和电流（或中间直流电压）直接计算电动机转矩和磁链的实际值,并与给定转矩和磁链进行比较,开关逻辑单元根据磁链比较器和转矩比较器的输出选择合适的逆变器电压矢量（开关状态）。

定子给定

磁链和对应的电磁转矩的实际值,可以用定子电压和电流测量值直接计算得到。

在计算中,只需要一个电动机参数―――定子电阻,这一点和几乎需要全部电动机参数的直接转子磁链定向控制（矢量控制）形成了鲜明对比,极大地减轻了微处理器的计算负担,提高了运算速度

。

直接转矩控制结构较为简单,可以实现快速的转矩响应（不大于5ms）。

2防止溜钩控制

作为起重用变频系统,其控制重点之一是在电动机处于回馈制动状态下系统的可靠性（"回馈"是指电动机处于发电状态时通过逆变桥向变频器中间直流回路注入电能）,尤其需要引起注意的是主起升机构的防止溜钩控制。

溜钩是指在电磁制动器抱住之前和松开之后的瞬间,极易发生重物由停止状态出现下滑的现象。

电磁制动器从通电到断电（或从断电到通电）

需要的时间大约为016s（视起重机型号和起重量大小而定）,变频器如过早停止输出,将容易出现溜钩,因此变频器必须避免在电磁制动器抱闸的情况下输出较高频率,以免发生"过流"而跳闸的误动作。

防止溜钩现象的方法是利用变频器零速全转矩功能和直流制动励磁功能。

零速全转矩功能,即变频器可以在速度为零的状态下,保持电动机有足够大的转矩,从而保证起重设备在速度为零时,电动机能够使重物在空中停止,直到电磁制动器将轴抱住为止,以防止溜钩的发生。

直流制动励磁功能,即变频器在起动之前自动进行直流强励磁,使电动机有足够大的起动转矩,维持重物在空中的停止状态,以保证电磁制动器在释放过程中不会发生溜钩。

3系统硬件配置

梅钢冷轧桥式起重机上应用的ACS800变频器调速系统由电控柜,大小车变频控制柜,起升变频控制柜,联动控制台等组成