用变频器取代液力耦合器势在必行

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1、用大功率变频装置取代液力耦合器　1   低效调速系统分析   不改变异步电机同步转速n0的交流调速系统称为有转差调速系统，如调压调速，电磁滑差调速，液力耦合器调速等。存在有转差调速的系统，对于平方转矩的负载（如风机、水泵等），调速后所节约功率标幺值为   G(s)=1－(n/n0)2   （1）式中：n为电机运行转速；     n0为电机同步转速。   采用液力耦合器等调速装置则需增加转差损耗ΔPs，其大小随s变化而变化，具体见图1所示。图1   不同负载时ΔPs和G(s)与n/n0的关系   在转速为n

2、时，忽略不计电机本身损耗的情况下，输入功率P1=（1－s）P10≈(1－s)P20，故转差损耗标幺值为   ΔPs＊=≈=(1－s)3=s(1－s)2求其极值dΔPs＊/ds=0，得(1－s)(1－3s)=0即s=1（极小值），s=1/3（极大值）。   将s=1/3代入ΔPs＊得ΔPsmax＊=（1/3）(1－1/3)2=4/27=0.148，说明对于离心式风机，水泵、转差损耗ΔPs在2/3额定转速时为最大。不同s时ΔPs＊数值，见表1。表1   负载转矩M与n2成正比例时的ΔPs＊sn/n0ΔPs＊0

3、100.10.90.0610.20.80.1280.30.70.1470.330.66670.1480.40.60.1440.50.50.1250.60.40.0960.70.30.0630.80.20.0320.90.10.0091.000   由表1可知：s自0→1/3时，ΔPs＊由极小值0增大至极大值0.148；s自1/3→1时，ΔPs＊由极大值0.148减小至极小值0。2   用国产变频器替代大功率液力耦合器调速势在必行   20多年前盛行采用液力耦合器对水厂供水泵及电厂引风机等进行调速节能。受当

4、时条件所限，变频调速技术不成熟且无法提供高压大功率变频装置，而液力耦合器投资便宜。如今，若采用进口变频器2000～2500元/kW，投资回收期过长（达5～6年），而近年来国产高压大功率变频技术趋向成熟，价格1200～1500元/kW，预计不久将来会下降到1000元/kW左右，比传统的液力耦合器贵4～5倍。   表2列出了采用变频器取代液力耦合器的投资回收期对比，从表2可以看出变频器的投资按企业所节约电费计算，2～3年就可收回。表2   投资回收期对比＊功率/kW轴功率/kW变频器/万元液力耦合器/万元投资

5、差价/万元耗电量（kW·h/年）多耗电费（万元/年）ΔPs＊=14％电厂企业250150256.718.314.73.238315189306.723.318.55410360216357.727.321.144.6511.4440264447.836.225.345.5713.7500300507.842.229.46.515.8680408709.960.1408.821.6850510851273501127105063010015.584.561.713.633.31500900150241268

6、8.219.447.62000120020046154117.625.763.53000180025078172176.438.792.9功率/kW轴功率/kW变频器/万元液力耦合器/万元投资差价/万元耗电量（kW·h/年）多耗电费（万元/年）ΔPs＊=14％电厂企业250150256.718.314.73.238315189306.723.318.55410360216357.727.321.144.6511.4440264447.836.225.345.5713.7500300507.842.229.

7、46.515.8680408709.960.1408.821.6850510851273501127105063010015.584.561.713.633.315009001502412688.219.447.62000120020046154117.625.763.53000180025078172176.438.792.9＊注：年运行时间按7000h计；电费电厂按0.22元/kW·h，企业按0.54元/kW·h计；变频器价格≤500kW按660V等级变频器计算，680kW～3000kW为国产变频器2

8、004年后预计价格。   华北某电厂引风机采用三种调节方式的测试数据如下：   该异步电机额定值PN=1250kW，UN=6kV，cosφN=0.85，ηN=95％，nN=742r/min，3种调节方式在不同发电负荷时的电动机输入电流，综合功率损耗分别如图2和图3所示，日耗电量见表3所列。图2   电动机输入电流图3   综合功率损耗表3   3种调节方式的引风机日耗电量日发电负荷/MW挡板液力耦合器变频器　/kW·h　346