電氣節(jié)能控制方法與實(shí)踐

前言

　　隨著全球能源形勢(shì)的日益緊張，節(jié)能降耗已經(jīng)成為世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。水泵、風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、無(wú)功補(bǔ)償、無(wú)負(fù)壓供水、優(yōu)化調(diào)度、照明等用電領(lǐng)域的節(jié)能正在成為節(jié)電工作的主力軍，設(shè)備的合理配置和準(zhǔn)確的電氣節(jié)電控制一直是節(jié)能工作的重要環(huán)節(jié)?！　」?jié)能工程區(qū)別于其他工程的地方在于節(jié)能的效果需要實(shí)施后才能看到，它不像買(mǎi)一個(gè)杯子那么簡(jiǎn)單，一看就知道杯子是否適合于您，而節(jié)能工程尤其是投資巨大的節(jié)能工程，等到節(jié)能結(jié)果出來(lái)，再發(fā)現(xiàn)效果不行就已經(jīng)晚了，準(zhǔn)確量化的經(jīng)濟(jì)可行性結(jié)論至關(guān)重要。如何提前進(jìn)行準(zhǔn)確的節(jié)能測(cè)算，并進(jìn)行準(zhǔn)確的節(jié)能控制或?qū)嵤?，是?jié)能工作的最重要環(huán)節(jié)?！　?zhǔn)確、準(zhǔn)確、再準(zhǔn)確，量化、量化、再量化是一切節(jié)能工作順利進(jìn)行的關(guān)鍵！　　以變頻器為例，大家都認(rèn)為這是一個(gè)節(jié)能產(chǎn)品，如果用變頻器改造占全國(guó)總用電33％的水泵、風(fēng)機(jī)，應(yīng)該可以為節(jié)能事業(yè)貢獻(xiàn)很大的份額，但是在實(shí)際應(yīng)用中卻出現(xiàn)了很多節(jié)能情況并不好的案例，這是為什么呢？從電氣控制的角度講變頻器只是一個(gè)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)備，它并不決定節(jié)能與否及節(jié)能多少，再有常規(guī)單閉環(huán)控制，不論是壓力控制還是流量控制等，也只是為了滿足工藝進(jìn)行的單目標(biāo)控制，并沒(méi)有涉及節(jié)電的目標(biāo)控制問(wèn)題，所以變頻器應(yīng)用不像節(jié)能燈應(yīng)用那樣直接帶來(lái)節(jié)電效果。很多情況下，節(jié)能是一個(gè)工藝參數(shù)和設(shè)備參數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題。　　近年來(lái)，在水泵、風(fēng)機(jī)節(jié)能領(lǐng)域，變頻器發(fā)展最為迅速，但在準(zhǔn)確量化的節(jié)能測(cè)算與控制方面卻進(jìn)展不大，很多水泵、風(fēng)機(jī)節(jié)能改造后與節(jié)電預(yù)期差距很大，不但造成節(jié)能設(shè)備提供商自身的信譽(yù)受損，用戶也不滿意，這其中包括一些筆者曾幫助分析過(guò)的大型跨國(guó)公司和國(guó)內(nèi)上市公司承建的節(jié)能工程。由于節(jié)能方式的優(yōu)劣眾說(shuō)紛紜，有人干脆宣布哪家節(jié)電比例大就要哪家的，似乎節(jié)電比例也成了一個(gè)可以討價(jià)還價(jià)的商務(wù)問(wèn)題。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)對(duì)水泵、風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、無(wú)功補(bǔ)償、無(wú)負(fù)壓供水、優(yōu)化調(diào)度、高壓電動(dòng)機(jī)的降壓改造，變頻器、注塑機(jī)、照明等節(jié)能領(lǐng)域的有關(guān)節(jié)能措施和節(jié)能判別準(zhǔn)則進(jìn)行了深入淺出的分析和講解，并給出了如何使用變頻器、PLC、觸摸屏和組態(tài)軟件量化實(shí)施節(jié)能工程的方法。本書(shū)尤其對(duì)社會(huì)用電量很大的水泵、風(fēng)機(jī)進(jìn)行了量化的節(jié)能分析，并對(duì)該領(lǐng)域存在的問(wèn)題及部分模糊概念和節(jié)能知識(shí)的誤區(qū)進(jìn)行了剖析，給出了該領(lǐng)域前沿的量化節(jié)能測(cè)算、量化節(jié)能設(shè)計(jì)和量化節(jié)能控制技術(shù)。本書(shū)還對(duì)變頻器升級(jí)的重要方向——實(shí)現(xiàn)節(jié)電可控性進(jìn)行了探討并給出了具體方法，首次公開(kāi)了如何在已經(jīng)上了變頻器的泵站繼續(xù)實(shí)現(xiàn)深度節(jié)能的控制方法。    本書(shū)可作為電氣、自動(dòng)化及節(jié)能工程實(shí)施人員的自學(xué)用書(shū)，亦可作為科研人員、高等院校師生的參考教材，以及節(jié)能培訓(xùn)班的培訓(xùn)教材。

書(shū)籍目錄

前言第1章  水泵、風(fēng)機(jī)的節(jié)能概述  1.1  水泵的應(yīng)用場(chǎng)合  1.2  水泵的種類(lèi)  1.3  幾種水泵的基本結(jié)構(gòu)  1.4  風(fēng)機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合  1.5  風(fēng)機(jī)的種類(lèi)  1.6  幾種風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)  1.7  水泵、風(fēng)機(jī)目前的節(jié)能現(xiàn)狀及問(wèn)題第2章  水泵、風(fēng)機(jī)的運(yùn)行方式及參數(shù)測(cè)量  2.1  水泵特性曲線  2.2  風(fēng)機(jī)特性曲線  2.3  輸送液體的管網(wǎng)特性曲線  2.4  輸送氣體的管網(wǎng)特性曲線  2.5  水泵、風(fēng)機(jī)的單機(jī)運(yùn)行  2.6  水泵、風(fēng)機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行  2.7  水泵、風(fēng)機(jī)的串聯(lián)運(yùn)行  2.8  水泵、風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的壓力測(cè)量  2.9  水泵、風(fēng)機(jī)運(yùn)行的流量測(cè)量  2.10  水泵、風(fēng)機(jī)站輸送介質(zhì)的溫度測(cè)量  2.11  水泵、風(fēng)機(jī)站的功率測(cè)量及誤區(qū)第3章  水泵、風(fēng)機(jī)站的電耗分析及目標(biāo)電耗概念  3.1  水泵、風(fēng)機(jī)站電耗分析及目標(biāo)電耗的概念  3.2  節(jié)電比例的計(jì)算與節(jié)電比例的可行性分析  3.3  水泵、風(fēng)機(jī)站節(jié)能工作的5項(xiàng)原則第4章  水泵、風(fēng)機(jī)在不同領(lǐng)域的節(jié)能特點(diǎn)  4.1  城市大型供水泵站  4.2  城市排水、農(nóng)業(yè)灌溉和大型調(diào)水泵站  4.3  生產(chǎn)企業(yè)的泵站  4.4  建筑的中央空調(diào)泵站和城市熱網(wǎng)中的采暖泵站  4.5  二次加壓泵站  4.6  鍋爐鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)  4.7  生產(chǎn)企業(yè)的其他風(fēng)機(jī)站第5章  水泵、風(fēng)機(jī)節(jié)能的方法途徑及存在的問(wèn)題  5.1  水泵、風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行可以采取的措施和手段  5.2  水泵、風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)目前的現(xiàn)狀及熱點(diǎn)  5.3  水泵、風(fēng)機(jī)站節(jié)能領(lǐng)域面臨的問(wèn)題  5.4  水泵、風(fēng)機(jī)站存在節(jié)電潛力的原因分析第6章  水泵、風(fēng)機(jī)參數(shù)的變換  6.1  離心式水泵與風(fēng)機(jī)的相似定律  6.2  相似定律的實(shí)際應(yīng)用  6.3  水泵與風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)速  6.4  風(fēng)機(jī)的無(wú)因次曲線  6.5  水泵葉輪的近似切割關(guān)系  6.6  比例定律和水泵近似切割關(guān)系應(yīng)用的局限性  6.7  風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中壓力、溫度、濕度對(duì)輸送氣體密度的影響與計(jì)算  6.8  離心式壓縮風(fēng)機(jī)相似定律的使用與計(jì)算  6.9  流體的壓縮性、熱脹性和黏滯性對(duì)水泵、風(fēng)機(jī)輸送流體的影響  6.10  輸送液體黏度對(duì)水泵特性的影響第7章  目標(biāo)電耗的計(jì)算方法與實(shí)現(xiàn)原理  7.1  水泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率  7.2  電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率變化曲線  7.3  調(diào)速器的運(yùn)行效率變化曲線  7.4  工藝參數(shù)變化對(duì)泵與風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的影響  7.5  以電耗最低為目標(biāo)的“目標(biāo)電耗”節(jié)能技術(shù)  7.6  調(diào)速定律和切換定律第8章  水泵、風(fēng)機(jī)站建立節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的必要性和可行性  8.1  泵站節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)建立的必要性  8.2  如何建立泵站節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)  8.3  泵站節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施及可行性第9章  單臺(tái)水泵、風(fēng)機(jī)調(diào)速器的運(yùn)行效率控制方法  9.1  技術(shù)背景  9.2  技術(shù)實(shí)施方案第10章  水泵、風(fēng)機(jī)站目標(biāo)電耗的設(shè)計(jì)  10.1  要求泵站輸出的壓力變化范圍較大且流量也有較大變化  10.2  要求泵站輸出的壓力較穩(wěn)定但流量有較大變化  10.3  要求泵站輸出的壓力穩(wěn)定但流量變化系數(shù)太大  10.4  要求泵站輸出的壓力穩(wěn)定、流量變化大且最低流量幾乎接近零  10.5  要求泵站輸出的壓力較穩(wěn)定，流量也較穩(wěn)定  10.6  泵站節(jié)能設(shè)計(jì)的三要素  10.7  調(diào)速泵配置三原則  10.8  案例分析  10.9  風(fēng)機(jī)站的目標(biāo)電耗的設(shè)計(jì)第11章  水泵、風(fēng)機(jī)站目標(biāo)電耗的測(cè)算  11.1  對(duì)已經(jīng)使用了變頻器運(yùn)行的泵站進(jìn)行節(jié)電潛力測(cè)算  11.2  對(duì)沒(méi)有使用變頻器運(yùn)行的泵站進(jìn)行節(jié)電潛力測(cè)算  11.3  對(duì)已經(jīng)使用了變頻器運(yùn)行的泵站進(jìn)行節(jié)電潛力測(cè)算(調(diào)速器數(shù)量不足)  11.4  對(duì)于已經(jīng)使用了變頻器的泵站進(jìn)行節(jié)電潛力測(cè)算(缺少大小泵搭配)  11.5  分析使用了變頻器節(jié)能不明顯的泵站(調(diào)速器過(guò)多)  11.6  分析使用了變頻器反而還費(fèi)電的泵站  11.7  對(duì)用閥門(mén)調(diào)節(jié)的單臺(tái)水泵進(jìn)行節(jié)電潛力測(cè)算  11.8  中央空調(diào)泵站的節(jié)能分析  11.9  計(jì)量的準(zhǔn)確性及推算方法  11.10  目標(biāo)電耗設(shè)備數(shù)據(jù)的圖形輸入方式  11.11  風(fēng)機(jī)站目標(biāo)電耗的測(cè)算  11.12  給國(guó)家及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的三點(diǎn)建議第12章  水泵、風(fēng)機(jī)站目標(biāo)電耗的運(yùn)行  12.1  調(diào)速泵站的目標(biāo)電耗運(yùn)行方法(以流量為控制點(diǎn))  12.2  調(diào)速泵站的目標(biāo)電耗運(yùn)行方法(以轉(zhuǎn)速為控制點(diǎn))及穩(wěn)定性  12.3  泵站節(jié)能技術(shù)的其他亮點(diǎn)及先行者  12.4  對(duì)于工藝穩(wěn)定、節(jié)電比例大的定速泵站節(jié)能改造(換泵、設(shè)計(jì)葉輪或增減葉輪級(jí)數(shù))  12.5  對(duì)工藝穩(wěn)定節(jié)電比例不太大的定速泵站節(jié)能改造(切削葉輪)  12.6  工藝改造與節(jié)能  12.7  其他調(diào)速手段與節(jié)能運(yùn)行  12.8  就地?zé)o功補(bǔ)償?shù)?3章  水泵、風(fēng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性判別和保證措施  13.1  水泵、風(fēng)機(jī)定速運(yùn)行的穩(wěn)定性問(wèn)題和穩(wěn)定區(qū)域確定  13.2  水泵、風(fēng)機(jī)調(diào)速后的穩(wěn)定性變化和穩(wěn)定區(qū)域確定  13.3  水泵、風(fēng)機(jī)的過(guò)載問(wèn)題  13.4  水泵、風(fēng)機(jī)的頻繁切換問(wèn)題第14章  無(wú)負(fù)壓節(jié)能供水的優(yōu)勢(shì)及問(wèn)題  14.1  應(yīng)用背景  14.2  無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的優(yōu)勢(shì)  14.3  無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的基本構(gòu)成  14.4  存在的六個(gè)問(wèn)題  14.5  清潔型無(wú)負(fù)壓無(wú)氣蝕囊式節(jié)能供水設(shè)備第15章  水泵、風(fēng)機(jī)站其他需要注意的問(wèn)題  15.1  大氣壓強(qiáng)和水的汽化壓強(qiáng)對(duì)水泵使用的影響  15.2  運(yùn)行中的誤區(qū)及常見(jiàn)問(wèn)題第16章  高壓電動(dòng)機(jī)的降壓改造與變頻器  16.1  高壓電動(dòng)機(jī)的降壓改造  16.2  變頻器  16.3  FRENIC5000變頻器的工程應(yīng)用第17章  可編程序控制器與節(jié)能控制實(shí)踐  17.1  梯形圖編程方法  17.2  編程器及快速熟悉編程的方法  17.3  不需要編程工具的小型通用邏輯模塊  17.4  S7—200小型PLC的快速掌握與PID編程方法  17.5  S7.300中型PLC的快速掌握與PID編程方法  17.6  目標(biāo)電耗控制的PLC編程實(shí)現(xiàn)第18章  節(jié)能工程中的組態(tài)軟件與人機(jī)界面  18.1  人機(jī)界面  18.2  組態(tài)軟件  18.3  MT506觸摸屏的工程應(yīng)用  18.4  組態(tài)王的工程應(yīng)用  18.5  目標(biāo)電耗切換曲線在組態(tài)王中的實(shí)現(xiàn)第19章  節(jié)能工程中的抗干擾與故障分析  19.1  抗干擾措施  19.2  信號(hào)線的選擇與屏蔽接地問(wèn)題  19.3  故障分析第20章  無(wú)功功率的節(jié)能補(bǔ)償  20.1  無(wú)功電流和無(wú)功功率  20.2  無(wú)功電流和無(wú)功功率的補(bǔ)償  20.3  電動(dòng)機(jī)的無(wú)功補(bǔ)償?shù)?1章  變壓器的合理配置與節(jié)能運(yùn)行  21.1  變壓器的基本數(shù)據(jù)  21.2  變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行判別方法  21.3  變壓器容量選擇和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行應(yīng)該注意的問(wèn)題及誤區(qū)第22章  節(jié)能優(yōu)化調(diào)度  22.1  通過(guò)優(yōu)化調(diào)度降低基本電費(fèi)  22.2  通過(guò)優(yōu)化調(diào)度降低總用電量  22.3  通過(guò)優(yōu)化調(diào)度降低總運(yùn)行費(fèi)用第23章  其他節(jié)能方法  23.1  電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)降壓節(jié)電  23.2  液壓機(jī)、注塑機(jī)、除塵風(fēng)機(jī)等設(shè)備的節(jié)電控制  23.3  照明降壓節(jié)電第24章  創(chuàng)新能力的快速拓展與節(jié)能新思路  24.1  偉大的發(fā)明往往很簡(jiǎn)單  24.2  把不方便的事作為研究目標(biāo)——最容易出成績(jī)的方法  24.3  組詞式發(fā)明方法——最容易出產(chǎn)量的方法  24.4  把新現(xiàn)象作為研究目標(biāo)——機(jī)遇加靈感的發(fā)明方法  24.5  對(duì)已有理論和權(quán)威持懷疑態(tài)度——挑戰(zhàn)式發(fā)明方法  24.6  修改式創(chuàng)新法——最容易做的方法  24.7  仿生創(chuàng)新法——思路匱乏時(shí)的借鑒式發(fā)明方法  24.8  互相激發(fā)創(chuàng)新法——啟發(fā)式方法  24.9  幾種節(jié)能新思路及其他創(chuàng)新設(shè)想  24.10  未來(lái)最具挑戰(zhàn)性的幾個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域  24.11  關(guān)于科技創(chuàng)新問(wèn)題的思考

章節(jié)摘錄

　　第1章　水泵、風(fēng)機(jī)的節(jié)能概述　　水泵、風(fēng)機(jī)的總用電量占世界總耗電量的30％～35％，在我國(guó)，根據(jù)三次工業(yè)普查的數(shù)據(jù)表明，水泵用電量占我國(guó)社會(huì)總用電量的21％，風(fēng)機(jī)占全社會(huì)總用電量的12％，我國(guó)目前已成為繼美國(guó)之后的世界第二大電力和石油消耗大國(guó)。隨著能源形式的日益緊張，各用能大國(guó)之間展開(kāi)的全球能源外交明爭(zhēng)暗斗，世界能源糾紛也越演越烈，節(jié)能工作的重要性已日漸凸現(xiàn)，節(jié)能除可以減少能源消耗，保持一個(gè)國(guó)家的持續(xù)發(fā)展能力，還可以減少對(duì)大氣二氧化碳的排放，緩解全球溫室效應(yīng)給人類(lèi)家園帶來(lái)的危害?！　『芏鄨?chǎng)合和領(lǐng)域都有輸送液體和氣體的要求，所以水泵、風(fēng)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，在化工、制藥、電廠、鋼廠、造紙、煉油、水利、供水、排灌、污水、二次供水、醫(yī)院、辦公樓、商場(chǎng)、賓館、酒店等場(chǎng)合大量使用?！　?.1 水泵的應(yīng)用場(chǎng)合　　水泵的主要使用場(chǎng)合：　　1）電廠中的鍋爐給水泵，熱水循環(huán)泵，冷凝泵，加熱器流水泵，冷卻水循環(huán)泵，真空泵，前置泵；　　2）自來(lái)水工程中的取水泵（包括深井泵，潛水泵，中開(kāi)泵，混流泵等），水處理泵（輸送泵，取樣泵，沖洗泵等），送水泵：　　3）污水廠的原污水泵（無(wú)堵塞泵，混流泵等），沉淀污水泵，送水泵；　　4）農(nóng)田排灌用排水泵，灌溉泵；　　5）水利調(diào)水用泵；　　6）化學(xué)及制藥工業(yè)循環(huán)水泵，冷卻水泵，原料輸送泵；　　7）石油工業(yè)開(kāi)采泵，輸送泵，精煉泵，煉廠用泵，管線用泵，油水泵，反應(yīng)器給料泵，液化石油氣泵；　　8）紙漿廠和造紙廠：清水泵，輸送泵，料漿泵，蒸煮鍋循環(huán)泵，多效蒸發(fā)器用泵；　　9）食品飲料用泵；　　10）礦山用排水泵，選礦泵，洗礦泵；　　11）建筑用高樓送水泵，消防泵，建筑工程自吸離心泵，潛水泵，排水泵；　　12）船用鍋爐循環(huán)泵，動(dòng)力泵，給水泵，冷凝泵，升壓泵，清洗泵，_沖洗泵，消防泵，衛(wèi)生泵，噴水推進(jìn)泵，輸油泵；　　13）鋼廠：回水泵，冷卻泵，井用泵，補(bǔ)水泵，增壓泵，循環(huán)泵，沖洗泵，噴淋泵，除鱗泵；

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