液體電阻調速在引風機節能改造中的應用
摘要：闡述變頻器調速，可控矽串級調速，調壓調速，可控液體電阻調速的原理和特點。為球團廠引風機選一套經濟節能，安全可靠的電機控制方式。
關鍵詞：調速、節能
銅陵有色安慶銅礦球團廠豎爐引風機是由繞線式電機拖動（yr4001-4型，pn=315kw，ne=1480r/min），引風機的吸風量應根據生產量和爐內的溫度進行調節。二零零一年剛投產時，引風機的吸風量靠閥門調節，風機轉速不變。經檢測：
用這種方法調節風量，電機的輸入功率是液體電阻調速調節風量電機輸入功率的1.4倍。這樣既不經濟，又浪費能源，為了節能降耗，球團廠組織技術骨幹對豎爐引風機的電氣控制部分進行調研、選型、並且改造。
1、現狀調查：
對於大功率繞線式電動機調速，目前公認的有兩種方法，變頻調速和改變轉差率調速。兩種方法比較如下：
1、變頻調速
根據引風機的工作特點，一般情況下電動機轉速低於額定轉速（n≤n1）,採用恆轉矩變頻調速，既同時改變電機定子電壓和頻率u1/f1=c比值不變，從而改變非同步電動機的同步轉速n1，非同步電動機的轉子轉速n=(1-s)n1,就隨之得到調節。這種調速方法稱變頻調速。變頻調速裝置體積小，重量輕，無噪音，功能多，調速效能可與直流電動機媲美。
但它的缺點是變頻系統比較複雜，成本較高，變頻器執行時，在電源側產生高次諧波電流，並造成電壓波形畸變。大功率變頻器執行時對電網系統造成嚴重影響。
2、改變轉差率調速
可控矽串級調速，調壓調速，和可控液體電阻調速都屬於改變轉差率調速。
①、可控矽串級調速
可控矽串級調速是在電動機轉子迴路串一可變電勢，通過改變電勢的大小進行調速，電動機的轉子功率經過可控有源逆變器，變為與電網同頻率的交流電能，轉差功率返回電網。節能效率可達80%～90%，調速範圍為0.5～1。
電機輸出功率因數低並且產生高次諧波，不利於電網安全執行。對於315kw的電機而言，**在35萬元左右。
②、調壓調速
調壓調速是非同步電動機調速系統中比較簡單的一種。電動機的電磁轉矩與定子電壓的平方成正比，因此，改變定子電壓就可以得到不同的人為機械特性，從而達到調節電機轉速的目的。但調速時電動機的人為機械特性與負載機特性太軟，常常不能滿足生產機械對靜差率的要求，而且會因為電壓過低造成過載能力低，當負載波動稍大時，電機可能停轉。
③、液體電阻調速
靠溶解在水中的電解質碳酸氫鈉（nahco3)離子導電，電解質充滿兩個面極板之間，構成乙個電容狀的導電體，自身無感性元件，故與頻敏、電抗器等起動裝置相比，提高電動機的功率因數。yqt系列水電阻調速器是以改變串入電機轉子迴路的水電阻來調節電機轉速，電阻越大，電機轉速越低，電阻為零時，電機達到全速。液體電阻調速不僅不產生任何諧波，而且在任何低速下都能維持電機功率因數達0.
8～0.9，可明顯改善電網質量。該裝置節能效率76%～85%，調速範圍0.
5～1、完全可以滿足風機類裝置所需的調速範圍要求。而且液體電阻器起動平穩電流小，結構簡單，維護方便，執行可靠。成本只有高壓變頻器的1/4～1/3.
經過對上述方案比較，我建議採用yqt系列可控液體電阻調速技術，投資省、安全、可靠。
2、研究的主要物件及實施方案：
yqt-500液體電阻調速裝置由湖北襄樊大力工業控制有限責任公司生產製造。主要由液體電阻櫃與冷卻系統兩部分組成。
液體電阻櫃為本裝置的主體，內設液體電阻箱和電控元器件。液體電阻箱內有動靜極板和導電液體。櫃內的電器控系統是由一台西門子st-200，cpu224的plc控制。
i/o點數有40點以上。主要對導電液液位、導電液溫度、冷卻水流量、導電液流量、動極板行程進行監控。執行**現任一故障，調速器都會發出報警訊號。
如果故障出現在電機起動之前，調速櫃通過聯鎖裝置禁止一次迴路合閘。從而保證該系統安全可靠執行。
冷卻系統用兩台1.1kw冷卻幫浦給電阻液加壓（一台備用），在冷卻器內迴圈。用常溫生產迴圈水對冷卻器降溫。確保液體電阻內溫度恆定，保證電阻值的穩定，電機安全可靠運轉。
採用液體電阻調速後預計節能效果：
經公司能源檢測站檢測：用閥門調節風量70%，該電機的輸入功率p=×cosф×u×i=1.732×0.
85×6×32.1=283.5kw ，調節風量的80%：
p= ×cosф×u×i=1.732×0.85×6×32.
4=286.7kw。用液體電阻調速調節風量70%：
p=×cosф×u×i=1.732×0.85×6×21=185.
8kw；液體電阻調速調節風量80%：p= ×cosф×u×i=1.732×0.
85×6×24.6=217.3kw;
資料列表如下：
閥門調節風量：
調節風量/滿載風量7080
實際輸入功率（kw283.5286.7
水電阻調速調節風量：
調節風量/滿載風量7080%
實際輸入功率（kw185.8217.3
三、總結效果:
液體電阻調速裝置在2023年7月30日一次試車成功，裝置運轉正常。礦生產部根據生產制定了調速時間和調速範圍。
具體如下：
1:每天 7:30~3:30 調節風量70%
2:每天 3:30~11:30 調節風量80%
3：其餘時間滿載。
平均每天可節電（283.5－185.8）×8＋（286.7－217.3）×8－1.1×24=1310kwh。（每年按11個月算）平均每年可節約電費43萬元。
該裝置在使用過程中的注意事項：
1、經常檢查導電液的溫度，冷卻器是否堵塞。
2、液位應控制在距上蓋板4-6cm，液位過低時加適量清水。
3、定期更換導電液，每年大修時更換一次，同時清洗極板和絕緣箱體。
4、調速櫃內裝設的動極板上下限位開關位置，不能隨便移動。
注：以上資料以315kw為例。
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