CN105259504B

CN105259504B - 一种三相异步电动机系统的能效检测方法

Info

Publication number: CN105259504B
Application number: CN201510759699.4A
Authority: CN
Inventors: 周赣; 李永昆; 符旺; 秦成明; 顾伟; 傅萌
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2018-01-16
Anticipated expiration: 2035-11-10
Also published as: CN105259504A

Abstract

本发明公开了一种三相异步电动机系统的能效检测方法，主要包括以下步骤：根据电动机技术参数和与负载联结的方式计算静态评价指标；根据电动机的实时输入电流、输入电压等，计算电动机系统的实时评价指标；根据采取节能运行管理措施后的电动机节能率计算电动机系统的节能评价指标；根据总体能效评分及评分区间计算三相异步电动机系统的总体能效评估等级。本发明可输出能效分数和能效等级两种评估结果，能够直观地看出三相异步电动机系统的能效水平。

Description

一种三相异步电动机系统的能效检测方法

技术领域

本发明涉及一种三相异步电动机系统的能效检测方法，属于节能技术。

背景技术

电动机可用于拖动风机、泵、压缩机等各种设备，被广泛应用于工业、商业、农业、公用设施以及家用电气等多个领域。电动机系统包括电动机、被拖动装置、传动控制系统及管网负荷，用电量占社会总用电量的2/3左右。提高电机系统能效水平对于建设资源节约型、环境友好型社会、推动可持续发展具有重要意义。

目前，我国电机系统的能源利用率约比国际先进水平要低10％～30％，运行效率比国外先进水平低10％～20％，节能潜力巨大。电动机的损耗主要包括定子铜耗、转子铜耗、铁耗、机械损耗和杂散损耗等，采取高效率电机或者改进工艺流程和调节方法、在最佳参数下运行、调整系统结构和设备组合方式都能提高电动机系统的能效水平。例如，采用高效率电机时系统节能量可达2％～8％，采用调速驱动电动机运行时节能量可达10％～50％，采用高效机械传动/减速器时节能量可达2％～10％，采用润滑、校正、调整等方式对电动机系统进行维护时节能量可达1％～5％。

综上所述，现有的国标、专利、研究文献已经对电动机系统的部分能效指标及其限值做出了规定和研究，例如，《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级GB18613-2012》规定了三相异步电动机的节能评价值和能效限定值，但没有提出全面的三相异步电动机能效评分方法，无法对实际运行中的三相异步电动机整体能效水平做出打分评价，也无法对电动机系统的能效水平进行精细评价。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种三相异步电动机系统的能效检测方法，该方法可对实时运行中的三相异步电动机系统进行能效检测。

本发明采用的技术方案为：一种三相异步电动机系统的能效检测方法，该检测方法包括以下几个步骤：

步骤1)，计算三相异步电动机系统的静态评价指标，包括额定效率评价指标和传动效率评价指标，具体的静态评价指标计算方法如下：额定效率评价指标F1的计算公式为F1＝100×η_N/η_LV，η_N为三相异步电动机的额定效率(可查阅所述型号电动机的技术参数)，η_LV为国标规定的相应三相异步电动机能效限定值(参考《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级GB 18613-2012》)，单位为％；传动效率评价指标F2的计算方法为，电动机与负载联结一起运行，采用直接联结法时F2＝0，一级联结采用皮带联结法时F2＝-3，一级联结采用齿轮联结法时F2＝-6，一级联结采用蜗轮蜗杆联结法时F2＝-10。

步骤2)，通过实时测量三相异步电动机的输入电压、输入电流，计算三相异步电动机系统的实时评价指标，包括实时负载率指标，具体的计算方法如下：实时负载率评价指标F3的计算公式为F3＝100×β，其中I₁为输入电流，U₁为输入电压，β为实时负载率，U_N为额定电压，I_N为额定电流，I₀为空载电流，I_0N为额定电压U_N时的空载电流。

步骤3)，计算三相异步电动机节能降耗水平，包括节能评价指标F4，具体的计算公式为F4＝100×E，E＝(P₁-P₁′)/P₁，E为采取节能运行管理措施后的电动机节能率(具体措施包括采取调速控制、电能质量控制、减少空载和启动、采用节能风扇和风罩、定期维护等)，P₁为电动机输入功率，P₁′为采取节能运行管理措施后的电动机输入功率。

步骤4)，按照步骤1)～3)计算出三相异步电动机系统的静态评价指标、实时评价指标和节能评价指标，计算电动机系统的总体能效评分S，S＝0.5*(F₁+F₂)+0.71*F₃+F₄，并依据以下分数区间计算电动机系统的总体能效水平：能效评分F≥110，能效等级为优+；能效评估分数满足100≤F<110，能效等级为优；能效评估分数满足90≤F<100，能效等级为良；能效评估分数满足80≤F<90，能效等级为中；能效评估分数满足F<80，能效等级为差。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

采用本方法所述的能效检测方法，可对运行中的三相异步电动机系统进行实时的能效精细评估，该能效评分方法可输出能效等级和能效分数两种评估结果，通过能效等级可以直观的看出系统的能效水平，而具体的能效分数可以对同一能效等级的异步电动机系统的能耗情况进行精细比较。

附图说明

图1是本发明的总体流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明采用了提出了一种针对三相异步电动机系统的能效打分评价体系。该打分体系包括以下几个步骤：

静态评价指标、实时评价指标和节能评价指标在总体能效评分中的权重系数取值方法和依据：

在调研分析了我国三相异步电动机系统的能效水平、发展与应用现状后，以百分制均衡评价电动机系统的静态能效和实时能效，并将采取节能措施后的节能率作为总体能效评分的附加分。另外，由于三相异步电动机负载率在70％以上时，就处于经济运行状态(具体见附表1)，设定实时评价指标的权重系数为0.71。

附表1三相异步电动机的运行区域

负载率	运行区域
		70％-100％	经济运行区
40％-70％	一般运行区
		40％以下	非经济运行区

同时，由于电动机始终与负载联结在一起运行，当不直接联结，而采用其它联结方法时，就会增加传动环节，从而会降低系统的传动效率，具体见附表2。所以在静态评价指标中以传动效率降低率为依据，将传动效率评价指标以负分计入。

附表2电动机联结方法和传动效率

联结方法	传动效率(％)
		直接联结法(联轴器)	几乎为100
皮带联结法(一级)	96～97
		齿轮联结法(一级)	93～96
蜗轮蜗杆联结法(一级)	85～90

以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种三相异步电动机系统的能效检测方法，其特征在于：该检测方法包括如下能效评价指标及能效评分步骤：

步骤1)，计算三相异步电动机系统的静态评价指标，包括额定效率评价指标和传动效率评价指标：

步骤1.1)，额定效率评价指标F1的计算公式如下：

式中，η_N为三相异步电动机的额定效率，单位为％；η_LV为国标规定的相应三相异步电动机能效限定值，单位为％；

步骤1.2)，传动效率评价指标F2的计算方法如下：

电动机与负载联结一起运行时，

(1)若采用直接联结法，则F2＝0；

(2)若一级联结采用皮带联结法，则F2＝-3；

(3)若一级联结采用齿轮联结法，则F2＝-6；

(4)若一级联结采用蜗轮蜗杆联结法，则F2＝-10；

步骤2)，通过实时测量三相异步电动机的输入电压、输入电流，计算三相异步电动机系统的实时评价指标，包括实时负载率指标，实时负载率评价指标F3的计算公式如下：

F3＝100×β 式2)，

式中，β为实时负载率；I₁为输入电流；U₁为输入电压；U_N为额定电压；I_N为额定电流；I_0N为额定电压U_N时的空载电流；I₀为空载电流；

步骤3)，计算评价三相异步电动机技术节能降耗水平，包括节能评价指标F4，计算公式如下：

F4＝100×E 式4)，

式中，E为采取节能运行管理措施后的电动机节能率，具体措施包括采取调速控制、电能质量控制、减少空载和启动、采用节能风扇和风罩、定期维护；P₁为电动机输入功率；P′₁为采取节能运行管理措施后的电动机输入功率；

步骤4)，按照步骤1)～3)计算出三相异步电动机系统的静态评价指标、实时评价指标和节能评价指标，计算电动机系统的总体能效评分S，S＝0.5*(F₁+F₂)+0.71*F₃+F₄。