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摘要：从上世纪80年代迄今，国内先后投入运行的液力耦合器近4000台，功率大多为300～3200kW，每年节电20亿kWh以上，为国家创造了较高的经济效益。但是，其转差损耗不可忽视。通过分析说明用大功率变频装置取代液力耦合器，则节能效果更高。 关键词：低效调速系统；液力耦合器；国产高压变频器；投资回收期
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＊ 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＊
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 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2 000～ 2 500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 1 200～ 1 500元 /kW， 预 计 不 久 将 来 会 下 降 到 1 000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＊
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
按机组年运行7200h(300d)，应用变频调速年节电350万kW·h，而使用液力耦合器年节电约100万多kW·h，两者相差250万kW·h。 投资对比如表4所列，从表4可知投资回收期约为2年3个月。 表4 1250kW设备投资对比万元
3 结语 综合上述分析可知，从节能考虑国内大容量风机、水泵采用国产变频器调速更合理。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
用变频器取代液力耦合器势在必行
=
≈
=(1－s)3=s(1－s)2
- 变频器(139255)
- 耦合器(59184)
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