峰值负荷不复存在--减少流程泵的电力消耗并延长其使用寿命

作者:Jörg Kempf博士 文章来源:PROCESS德文版 发布时间:2014-09-01

流程泵在工作时对液体压力突然变化带来的液压冲击非常敏感。因此,在流程泵负载经常变化的应用场合中就要智能化地控制电动机的功率。本文将介绍如何智能化控制流程泵电机的功率。

流程泵的直接启动很快就会带来冲击波,导致流程泵失效,严重时导致整个系统受损的液压冲击。一般来讲,启动阶段的扭矩负载可以达到满负荷正常工作时的3.5倍。常规的星-三角起动电路虽然能够降低启动电流,但还远远不够对起动扭矩负载进行优化的程度,而且在从星形电路转换到三角电路时还会产生有害的交流电流峰值。即便是使用变频器也常常出现负载中断,或者在需要稳定转速时显得无能为力。

欧盟并非要求企业到处都安装上变频器、节约能源,不是要求所有的电动机都是EEF级的,能够在满负荷时节约7%~8%电力的节能电机,而是推动企业这样做。尽管如此,有效解决方案的规格型号显得过大,虽然功率相同,但无法安装到现有的流程设备中去,而且价格太高。电机节电器生产厂在德国Heimstetten市销售公司经理Richard Chambers先生承诺,利用传统的老式电动机辅之以价格只要有EEF电机1/3的电机节电器的产品就可以实现节能15%~20%的目标。“投资购置EEF级的节能电机是无法与电机节电器投资相提并论的,电机节电器产品的投资回收期始终在10~18个月以内。”Chambert先生说。即便是出厂时已经配用了EEF级节能电机的流程设备,使用电机节电器也是非常有意义的,因为它能帮助实现双倍的节能。

负载变化的代价

为了避免带来“休克”的负载突变,电机节电器中的微处理器每1%秒的时间里检测一次真实的能源消耗数据,并根据检测到的能源消耗,利用可控硅调节三相电的供电量。它就是按照这种方法对电动机进行精确控制的,这也就有效避免了启动时和每一次负载变化时能够出现的电流峰值负荷,也省去了几分之一秒的断电节能。另外,通过编写控制程序可以实现持续时间1s~4min柔性启动和柔性停止。

另外,利用电机节电器还可以实现定量的突变。这与星-三角启动方式不同,或者没有使用辅助启动装置不同,不会出现电流峰值,而且也降低了设备安装反应和维护保养成本。而这一点在电动机启动时比正常运转后更重要。在经常性的启动、停止过程中没有磨损的风险,避免了长时间怠速运行时的电力消耗,极大地保护了动力输入端设备。“在新买的设备中,标准配置就带有了电机节电器系统。但作为星-三角起动的补偿和替代解决方案,电机节电器也是非常有意义的。”Charmbers先生说。

柔性停止功能能够在流程泵关闭过程中避免液压冲击。柔性停止功能能够使机械设备在电流换向器设定的时间里停止下来。必要时,可以对预置的电机节电器控制程序进行更加细致的调节或者补充,使电机节电器精确地与所承担的任务保持匹配。例如,若希望避免流程泵的失油干运行,电机节电器就可以及时识别,及时停止泵的运行。它也可以提示供电电路中出现的故障。另外,当它与控制计算机使用同一供电电路时也不会有相互干扰。

在周期性循环工作的场合中,节能潜力几乎都在两位数的范围内。Charmbers先生说:“不是所有的应用都有着相同的节能潜力,所有的恒速电机和双速电机都能从电机节电器中获益。”在BOC Edwards实验室进行的测试证明,在典型的交流电真空泵中,电机节电器能够节约30%~40%的电力能源。这一节能数据是通过电机节电器的控制使真空泵始终得到保证其工作所需驱动力矩这一方法来实现的。电动机和变速箱使用寿命的延长也节约了辅助的维护保养费用。

当前,电机节电器模块共有30个功率等级。标准配置的工作范围为:电压380~480V、电动机功率1.1~630kW或从220V转换到375kW。根据需要也可以为用户生产至110kW、575V以及690V的产品。”

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