机械设备的节能改造技术应用分析

2021-01-26黄德江

设备管理与维修 2021年8期

关键词：变频机械设备功率

黄德江

（贵州开磷集团矿肥有限责任公司，贵州贵阳 550302）

0 引言

机械设备的节能改造主要是利用各种先进化技术，对设备的部分或全部构造进行升级及改造，提升其实际性能及生产效率，将机械设备的污染及耗能降到最低，实现成本节约。

1 机械设备节能改造的意义

（1）采用新技术提升机械化设备机械化程度，为工作人员提供便捷，降低企业生产的人工成本。

（2）采用新构件及新材料提升设备的可靠性、精度及功用，拓展设备功能，有效提升产品质量。例如，组装机添加产品功能检测设备，对产品进行分类和筛选，删除不符合实际情况的产品，让设备之间进行联动、匹配，提升工作能力和产品质量[1]。

（3）重视节能降耗，加强绿色出产，如对电机实施变频改造、对照明工程进行节能改造、对中央空调系统进行智能改造等，在获取一定经济效益的同时保障社会效益。

2 机械设备节能改造的必要性

（1）节能改造是制造企业生产效率稳定提升的必然选择。企业为提升生产效率、给社会发展提供多种物质资料，需要有效提升机械设备的各项性能，对机械设备进行节能改造，确保设备各项性能被优化，提升设备生产效率。

（2）节能改造是现代社会发展的必然要求。现代社会遵循可持续发展道路，企业对于机械设备进行节能改造，不仅能将能源消耗降到最低，还可以将生产过程中对环境造成的污染降到最低，减少对环境的破坏。这不仅是企业升级转型中的必然发展要求，也是现代社会对企业的必然要求[2]。

3 机械设备节能原理分析

3.1 减小机械势能的变化范围

系统势能会对势力消耗的功率产生一定的变化及影响，机械设备在实际工作当中，系统势能会出现一些变化，在这一过程中有部分势能不能被有效利用，这会增加机械设备势力消耗，进而增加设备能源消耗。所以，机械设计过程中，要减少机械设备的实际变化，根据情况降低实际消耗功率，从而设计出符合现代企业需求的机械设备[3]。

3.2 减小机械动能

在机械设备运行过程中，一般情况下能源的消耗就是在转变为动能这一过程中。在相关设计过程中，有很多因素会对动能产生影响，如零件制作精确度及零件材料，机械设备停止频率及启动情况等。所以，为保证机械设备的减排效果，就需要减少其工作及生产中的制作作用及摩擦力，增加其动能转换，如使用新型材料生产设备、降低设备的停止频率及启动频率等。

3.3 减小无用功

在正常工作中，机械设备不可避免会出现无用功，这会导致部分能源浪费。例如，机械设备表面与零件及物体表面之间的摩擦将会产生比较多的热量，这些热量被称为无用功；有些机械设备部件会随着磨损出现弹性变形或塑性情况，就是无用功导致的。所以，在机械设计过程中要降低机械设备运行时的无用功，从而将其能源消耗降到最低，实现节能减排的目的。

4 节能改造技术的应用

4.1 对电机进行节能改造

从排风扇到机床等多个生产环节与电机息息相关，所以，使用节能电机能大大降低功率消耗。高效电机的主要特点是低损耗、高磁导率，这不仅能提升机械设备的实际生产效率，还可以降低电机功率损耗、简化维护工作。

4.2 进行变压器节能改造

工业生产过程中，因为各种机械设备实际工作电压不同，不可避免会遇到电压下降及上升的问题，这就要求变压器必须顺利完成这些工作。变压器电气设备承受的电压波动及阻抗匹配等相关功能，其类型若未进行合理有效的选择，将会导致严重的能源问题。所以，在实际应用中应合理选择变压器，保证负荷需求满足要求，避免出现各种损失或其他问题。三相四线变压器及单向自补偿能够进行有效平衡，降低电流波动的损失。

4.3 有效使用变频控制技术

工业生产过程中，不同类型的机械设备运行状态并不是静态不变，一般情况下采用电机转速控制及调节，如果改为外部主电机电阻调节传统方式，改变电压电流模式及电压模式，就会导致功率严重损失。目前变频技术已经有了较大提升，其对工厂生产效率的提升有着关键作用。变频控制技术一般由变频器控制运行，通过半导体器件将工频电流信号转化为DC 信号，使用变频器将频率转化为所需要的变频交流信号。电机转速和输入功率呈现正比例关系，这种变频形式能够有效控制电机实际转速，没有附加损耗，能够延长电机的实际使用时间，全面提升企业的经济效益和社会效益。

4.4 供电系统的节能改造

完善的供电系统对于整个工业化生产有着重要作用，工业生产过程中必须保证供电系统的完善性。在确保满足机械设备实际用电的情况下，一般会对电压等级进行有效控制，但需要满足数量较多且电容量比较大的设备实际运行需求。为有效解决此类问题，一般会采用无功补偿方式，进一步满足设备无功率基本要求，降低设备无功损耗，提升电能实际利用效率，确保节能效果。

4.5 科学选择供电电压

配电系统点节能选择需要对供电电压进行合理、有效的选择，不仅要考虑机械设备额定容量和额定电压，还需要充分考虑生产安全因素及实际供电距离。在各类机械设备基本功率要求满足条件的情况下，一般会选择电压等级较低的设备，将功率损耗降到最低，进而达到节能效果。当工厂的电气设备额定电压基本水平不相同时，需要根据实际情况进行判断。

4.6 实施就地无功补偿

很多设备为非纯阻性的，这会使得工业生产当中的无功损耗比较严重。功率因数是进行机械设备无功或是有功的重要系数，功率因数越大则工厂实际用电效率越高。为有效提升工厂功率因数，需要采用就地无功补偿基本措施，通过配置安装多个大无功补偿设备，这能满足工厂设备正常稳定运行中对无功率的基本要求，从而全面提升工业企业的实际用电效率。

5 机械设备的基本改造思路

机械设备运行效率的不断提升是工业企业节能改造的主要目的之一，需要对整个机械设备进行不断的改造及优化，使用现代化技术提升机械设备的自动化能力和运行效率。此外，自动化程度的提升将减少生产中的人力资源，降低人工投入和企业生产人力成本。随着生活水平的不断提升，人们对产品质量的要求逐渐提升，因此机械设备的节能改造工作不仅要实现节能降耗，还要提升机械设备的生产精确度。而采用新材料及新设备可以全面提升机械设备的性能，确保产品满足现代市场需求，促进现代社会的稳定发展。