主要用电设备及其节能
出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《工程师手册》第1045页（4829字）
1．电动机和节能
电动机是进行电能和机械能相互变换的设备，它在将电能转换成机械能的过程中，其自身也将产生电能消耗。电动机的用途很广，品种很多，在选择时应根据使用要求及周围环境，合理选取适当的型号、规格和其它有关参数，并要作出技术经济比较。一般选择电动机的原则是①启动、调速及制动无特殊要求时，应选择鼠笼式交流异步电动机；对长期运转且功率较大时，就应尽量采用同步电动机；只要求数种转速则应采用多速鼠笼式电动机。②调速质量要求不高、且调速比不大，或按启动条件采用鼠笼式电动机不合理时，宜采用绕线型电动机；或对启动、调速及制动等有更高要求，则应根据具体情况选择电动机类型。③负荷平稳而连续工作方式的机械，应按机械的轴功率选择；当机械的转动惯量或启动时静阻转矩很大时，鼠笼式交流异步电动机和同步电动机应按启动条件选择校验，同步电动机还应校验其牵入转矩。④负载变动而连续工作方式的机械，一般按等值电流或等值转矩法选择(电动机在额定电压变化±5%以内，通常可在额定功率下连续运行。电动机在额定输出功率运行时，各相间电压的最大容许不平衡值为5%)，并应按允许过载转矩校验。⑤断续工作设备的额定功率，应按典型周期的等值载荷换算到标准负载持续率的功率进行选择，并按允许过载转矩校验；当负载持续率大于60%时，应选择连续定额电动机；如果是短时间运行，则应尽量选用短时定额电动机，但也可按允许过载转矩选用断续定额电动机。此外，还应根据使用地点、海拔高度、介质温度以及其它特殊要求，如防爆、防火、防雨、防潮湿、防尘和防腐蚀等条件进行选择。
电机节能要从设计、制造和选用等各方面进行全面考虑。对选择和运行来说，主要是防止“大马拉小车”和空载运行，以及选用节能电动机。例如，Y系列鼠笼式三相异步电动机的平均效率为88．265%，较JO2系列提高0．413%；比西德西门子2LA和美国西屋系列分别高1．543%和0．103%，而且在75～100%负荷范围内运行效率曲线较平坦；启动性能也好，可比JO2的平均值提高30%，较美国西屋T系列高33%；同时噪音也低，1级限值比IEC标准N级低12～19分贝，相当于IEC标准E级或ES级之间2级噪音限值。此外，这种系列还具有防护性好、运行可靠、使用寿命长、体积小和重量轻等优点。除经以外，改进型JO293－1节能电机(100千瓦、2极)的效率也由原普通型电动机的91．5%提高到95．4%，噪音也由原来92dB(A)降为76．5dB(A)。这种电动机每小时可节电4度，若按每年运行5000小时计算，不足两年的节电费即可全部回收该电动机的投资。
2．电焊机和节能
电焊机分为电弧焊、电阻焊和特种焊接三大基本类型。其中，电弧焊机占89．9%，电阻焊机占9．4%，特种焊机仅占0．7%。交流弧焊机是一种高漏抗结构的变压器，功率因数一般只有0．5左右。改善交流弧焊机性能的方法是，改进结构设计和材料选择，并采用电子技术，改变焊机电流波形，调节、控制静特性及输出电流和电压，以及增加自动防电击装置和电容器功率因数补偿装置等。直流弧焊机主要有旋转发电机式和弧焊整流器式两种。二者相比，后者具有效率高、耗材少、能耗少、噪音小、结构简单和维修方便等优点。弧焊整流器式又分为抽头式、动铁式、动圈式、磁放大器式、饱和电抗器式、可控硅式和晶体管式。目前采用较多的是磁放大器式和可控硅式。磁放大器式弧焊机是用很小的控制电流来控制输出电流，调节方便，可遥控，能对电网电压进行补偿，并可通过反馈获得不同的静态和动态特性。但其缺点是材耗多，成本较高。可控硅式的电源动态品质好，反应速度快，且易于采用脉冲技术和反馈技术，并可利用控制和反馈得到理想的外特性。新型的晶体管式弧焊整流器可获得任意波形，对输出的外特性和动特性能作精确的控制，而且自身的能耗小，效率高。电阻焊的生产效率高，易实现机械化、自动化，劳动条件亦好，因而应用较广。
3．电炉和节能
电炉按其能量的转换方式可分为电阻炉、电弧炉、感应炉、电子束炉、等离子炉和高频电场加热设备等几类。各类电炉的发热原理和用途如表2．2．3－1。电炉的节能应采取综合管理的途径，大体可包括：(1)制订能耗指标、建立岗位责任制；(2)采用新型高效炉，改造或替换落后旧炉型；(3)选择新型节能炉用材料；(4)提高炉子的热工性能及监测、控制水平；(5)提高炉子的气密性，减少溢气和吸气；(6)提高单台设备的利用率；(7)定期维修设备，保持完好状态运行；(8)改进生产工艺，在保证产品性能的前提下，缩短保温时间、减少随炉冷却的比重、扩大炉子的利用率，延长炉龄。此外，在选择产品时必须要查阅最新产品目录，选用新型的节能产品。例如，改进的RJX－75－9中温箱式电阻炉每台每年可节电40．8%，二年即可回收换炉全部投资；DM－75－13埋入式电极盐浴炉经改进后，可节电30～40%，不足一年即可回收全部投资；SRJX－8－13高温箱式电阻炉的升温时耗由6．4度／时降到4．5度／时，每台每年可节电46080度；SRJX－12－9箱式电阻炉改用硅酸铝纤维保温，其升温时耗由9．6度／时降到6．7度／时，每台每年节电69120度，不到半年就可回收投资。
表2．2．3－1 电炉的发热原理及用途
4．风机和节能
风机按结构形式可分为离心式、轴流式、往复式、回转式等几类；按其输出压力，小于1．5米水柱的叫通风机，大于1．5米水柱而小于2公斤／厘米2的叫鼓风机，2公斤／厘米2以上的叫压缩机。所谓风机，就是指通风机与鼓风机。目前国内用量最大的是离心式通风机，因为它具有效率高、流量大、输出流量均匀、结构简单、操作方便和噪音小等优点。离心通风机按产生压力的大小又分为低压风机(全压值≤100毫米水柱)、中压风机(全压值大于100小于300毫米水柱)和高压风机(全压值大于300小于1500毫米水柱)三种。
风机的品种很多，一般是根据系统所输送的介质及其它条件来选择恰当的结构型式。例如，输送各种气体或气体介质含有微量细颗粒杂物时，可选用效率高的离心叶轮的鼓风机或引风机(如采用机翼型叶轮，虽效率更高，但电耗亦增大)；输送含有坚硬材料尘粒的各种气体、谷物、碎木片、锯末等，可选用放射性叶片的离心式风机(叶轮材料可有特殊要求)；输送长纤维(如刨花、破布等)，可选用没有前盘的叶轮改型风机；输送条件更恶劣的纤维材料时，可选用斧式固定叶轮的轴流风机(有时起到割断青贮饲料的作用)。此外，还要根据通风系统所匹配的载荷性质来选择风机，并且要合理布置通风系统。风机的节电方法见表2．2．3－2。
表2．2．3－2 风机的节电方法
5．气体压缩机和节能
压缩机按用途可分为动力用压缩机和工艺用压缩机两类：
按其结构形式可分为活塞式、螺杆式、滑片式、隔膜式和摩托式。压缩机的选择除应满足安全可靠地运行条件以外，还要从整机机组自动化、调节性能、噪声、比功率、比重量和连续运行寿命等性能指标综合其考虑经济性。
气体压缩机的节能方法有：(1)采用节能型压缩机；(2)提高运行系统效率，减少传动装置摩擦阻力损耗和控制装置的损耗；(3)减少运行时间；(4)采用光滑管路，减少气流损失；(5)降低气路系统泄漏损失；(6)并列运行时要合理选择运行台数，以保持压缩机长期在满负荷运行；(7)配用合适动力，避免“大马拉小车”；(8)加强维护管理，提高压缩机的质量；(9)改善冷却系统和润滑系统，减少水、油损耗；(10)采用合理的起动和停止方法，减少电耗(如采用电抗、减压、二次电阻、变压变频等方法起动和停机)。目前，新型节能气体压缩机的类型有：在老产品2V6／8型基础上改进设计而成的4VF－6／7型空压机，它的功率为5．51千瓦／米3／分钟，每台每年可节电1．9万度～2．85万度；3L－10／8型活塞式空气压缩机的比功率为4．93，比老产品降低5%，每年可节电1．75万度，而且比老产品的重量轻，结构紧凑，维修方便，运行平稳可靠，易损件寿命长和噪音低等，L3．5－20／7、4L20／8型动力用活塞式空气压缩机，要比老产品1－20／8型减少电机容量5～6．25千瓦，每台每年可节电1．5～1．87万度。此外，对于低压气源，还制成层叠式吹吸两用气泵，以代替滑片式、活塞式压缩机，可节电60%左右。新型RDL无油回转式压缩机，是继螺杆压缩机的重要进展，它应用一对互不接触的齿型为两叶瓣的转子，经旋转而压缩空气，腔内无需润滑。其排气可达5．66～42．45M3／min，排压为7．02～8．78kgf／cm2，比功率低。无磨损的密封系统，保证了排气无油，因而性能稳定，寿命长(即能运转10年不大修)。
6．工业泵和节能
根据泵的作用原理，可分为叶轮式泵、容积式泵及其它型式的泵。叶片式泵按叶轮形状又分为离心泵、混流泵和轴流泵；容积式泵按结构形式可分为活塞泵、柱塞泵、齿轮泵、滑片泵、螺村泵和罗茨泵等；其它型式则有自吸泵、水锤泵、水环真空泵、内燃泵和电磁泵等。选择泵时，首先要能保证安全可靠地运行，其性能参数能满足装置(或系统)提出的要求，如流量、扬程、吸程及配带的动力等。需要说明的是，应选择连续下降曲线泵，尽可能不要选择具有“驼峰”性能曲线的泵类。因为在驼峰左边工况点运行时要产生不稳的工作状态，会引起管路或泵的振动。对有毒、易燃、易爆、易挥发、高粘度以及腐蚀性强、贵重液体介质的输送，要在满足其特殊要求的条件下选择其材质、结构型式、密封、保温、冷却和“三防”要求等。以上这些内容都可在泵的样本或安装使用说明书中查得。此外，选择泵还要考虑其运行经济性，尽量选择高效节能泵。1981年以后试制成的节能泵的效率指标都很高，一般都能达到或者接近国际同类产品的效率指标。在满足运行的条件下，应优先选用国家经委和机械部推广的节能泵，如表2．2．3－3所示。但选择一台高效率节能泵并不等于泵在运行中必然能起到最佳的节能效果，还必须使用正确，使其在最高效率点运行，而且管网装置阻力也要少。例如，对全年日排水量均为780×24=18720M3／日，扬程为253米的某排水泵，其选泵的经济性比较效果如表2．2．3－4所示。
表2．2．3－3
表2．2．3－4
从表中可以看出，按给定的条件，选用200D1－43×6的三台泵比选用250D－60c×5的两台泵每年可节电15．68万度。如果选用250D－60c×4型，则其性能曲线下降，使效率降至74%，每年耗电比200D1～43×6泵多32．18万度，比5级的耗电也多得多。所以，选择泵时，要对节电投资、节电效果、运行维护费用等进行综合分析。