广西百色右江水务有限责任公司城北水厂 广西百色 533000
摘要：在现代工业生产中，三相异步电动机得到广泛应用，主要因为三相异步电动机将结构精简、价格低廉、持久耐用以及操作维护便捷等优点融于一体。三相异步电动机是水厂最常用的驱动设备。他们数量多，权力大。这些厂用电机的节能降耗具有非常明显的经济效益。本文粗略介绍了水厂电机节能降耗的基本措施。
关键词：制水厂；电动机；节能降耗
一、城北水厂电动机的概况及作用
现代水厂拥有大量功率强劲的电动机。它们安装在水厂的各个位置，是水厂最常用的驱动设备。为各种自动控制设备和工作装置提供强大动力（见下表）。但电机功率因数低（一般只有60%～75%），工作时损耗大。它是我们水厂的主要能源消耗者（占工厂用电量的90%以上），是降低工厂用电率。最关键的设备。
城北水厂厂用电动机的数量及安装位置统计表：
电动机的安装位置 电动机的数量（台） 电动机的功率（KW）
二级泵房 2×220 KW
2×110 KW 660
反冲洗水泵 3×55KW 165
反冲洗气泵 3×55KW 165
拉达加压站 2×160KW 320
水库取水口 1×2.2 KW 2.2
铜鼓楼加压站 2×2.2 KW 4.4
合计 15 1316.6
二丶制水厂厂用电动机节能的经济意义
上表仅为中小型水厂厂用电机情况。如果这些厂用电机节能1%，整个水厂将节省115，000千瓦的电力。按0.6元/千瓦时计算，每年可增加经济收入约7万元。可见，只要我们用心经营，采取切实可行的节能降耗技术措施，在不增加我们水厂设备投资的情况下，就可以生产更多。因此，电机在运行过程中要注意节能降耗，这将为我国供水企业带来显著的经济效益。
三、制水厂厂用电动机节能降耗的基本措施
加装变频器以提高电动机的功率因素，减少损耗。
利用变频器调速提高功率因数也是一种常见的节能方法，就是在普通交流异步电动机上安装变频器。这种方法操作方便，安装简单，节能效果明显。逆变器在国外已经大量使用，我国也开始普及。下面我来分析一下普通电机使用变频器的损耗。
感应电动机通电后，必须吸收电能，即输入功率P1；经内部电磁变换后成为轴上输出的机械功率，即输出功率P2。电力在传输和转换过程中会有损耗。当电机由变频器供电并以恒转矩运行时，电机的损耗会有以下变化。
（1）电机定转子铜损为常数，与频率的变化无关，但在实际驱动中，为补偿定子绕组的压降，应适当降低频率或 应适当提高外部电源电压，使 Ue/f 不能保持比值不变。此外，为了使电机处于最佳运行状态，还需要改变Ue/f的比值。因此，实际电流也会有所变动，因此铜损耗也随频率而有所变化。
（2）铁损。随着电源频率的降低，定子铁芯和转子铁芯的涡流减小，铁损会随着频率的降低而减小。虽然变频电源电压波形中所含的高次谐波成分可能会略微增加铁损，但总铁损会降低。（3）机械的损耗。一般轴承摩擦损失与电机转速的二次方成正比，通风损失与电机转速的三次方成正比，所以降低工频时，机械损失也减少。基于以上分析，我们可以看出，由变频电源供电的电机的总损耗有明显降低。
四丶推广使用电动机的软启动器节能降耗，用技术降耗
水厂电动机的传统启动方式多为直接启动、Y-Δ转换启动和自耦降压启动。
这些启动方式启动电流大，启动转矩小，对电机、电源和机械设备的影响较大。近年来，低压电动机的启动已发展为电子软启动和逆变启动。电子软启动已成为替代硬启动的成功方式。具有启动电流小、启动、加速连续平稳、启动转矩从小到大连续变化等优点。此外，硬启动还加入了多项实用保护，更好地解决了传统启动和保护效率低的问题，例如主导改造拉达加压站变频器2台，变频器型号：MD290T200G，另一台型号：VS500一4T1850G／4T2000P，所带电动机型号都是：Y355M1-6，功率为160KW，电压380V，效率为94.5%，转速为988r/min。原来使用的都是自耦降压启动方式。
主导改造反冲泵房变频器，变频器型号：ATV930D75N4 重载型，所带电动机型号：Y2-250M-4，功率为55KW，电压380V，效率为93.5%，转速为1480r/min。原来使用的是软启动方式。
软启动器是利用电力电子技术、微处理器技术和现代控制技术设计生产的节能产品。它实际上是一种晶闸管调压调速装置，通过改变晶闸管的触发延迟角来调节晶闸管调压电路的输出电压。其特点是电机的转矩与定子电压的二次方近似成正比。
使用软启动器启动电机时，晶闸管的输出电压逐渐升高，电机逐渐加速直至晶闸管完全导通，电机以额定电压的机械特性工作。
（1）软起动器具有负载特性与被控设备一致，运行可靠的优点。软起动器起动在解决大中容量电动机起动问题上具有极其优越的性能。软启动器对电机启动对电网的冲击和传动机械的冲击进行了很好的改进，提高了传动机械的使用寿命，大大降低了电器设备的故障率。
（2）软启动器还可以实现软停止功能。软启动器中的软停机功能是晶闸管接到停机命令后，由全导通逐渐减小导通角，经过一定时间后过渡到全关断的过程。停车时间可根据实际需要在0~120s之间调整。当电机停止时，传统的控制方式都是通过瞬时停电来完成的。但是，在许多应用中，不允许电机立即关闭。例如，如果机组进水总阀瞬间关闭，就会产生巨大的“水锤”效应，损坏压力管道甚至主阀。为了减少和防止“水锤”效应，电机需要逐渐缓慢停止，即软停止。使用软启动器可以满足这一要求。
（3）软启动器还可实现轻载节能。笼型异步电动机是感性负载，其运行中的电流滞后于电压。如果电机的工作电压不变，则轻载时功率因数较低；重时，功率因数较高。软启动器通过降低电机端电压和提高功率因数，在轻载时减少电机的铜铁消耗，达到轻载节能的目的；当负载较重时，自动升高电机端电压，保证电机正常运行。
五丶优化制水厂内设备的运行，用管理降耗
（1）我们城北水厂由于换水季节比较明显。当我们水源澄碧河水库水位低于170M时，我们拉达加压站经常轻载或空载运行。根据季节的变化和机组的启停，及时改变大小机的运行方式，确保轻载运行时只有一组小机投入运行，降低电力消耗我们的加压站，避免“大马拉小车”的现象。
（2）对于已运行多年的电机，应定期检查电机定转子安装中心线和定转子间隙，因为气隙不均匀会增加空载电流并降低功率因数。
（3）合理调整泵填料的松紧度，减少摩擦，减少机械损伤，提高电机效率。
（4）1970年代、80年代建成投运的部分水电站，一般仍使用老系列电动机，如JO、JO1、JO2系列电动机。技术改造时应淘汰，代之以Y系列节能电机。.
结语：
由前面的分析计算可知，电动机是水厂供电系统最重要的负载。它的节能也是降低工厂用电率的关键。为使水厂经济高效运行，必须对全厂电动机采用切实可行的节能降耗技术手段。本文介绍的节能降耗方法已在城北水厂实际应用，效果理想。自来水厂的运行管理实践证明，只要用心去探索，厂内电动机的节能潜力是巨大的。我的分析仅供参考，存在不足和错误。我希望我的同事能给我建议。
参考文献：
[1]余龙海《电动机能效与节电技术》[M]北京：机械工业出版社，2008。
[2]石秀平《软启动器在供水系统中的应用》[J]，电机技术，2007
[3]朱海燕.《软起动器的特点及其在供水系统上的应用》[J]. 制造业自动化. 2009（01）
作者简介：
赵俊焜（1975.05-）男，壮族，广西田东人，广西百色右江水务股份有限公司，助理工程师，研究方向：电力系统。