高耗能企业电机系统节能优化研究

【摘要】：目前大多数高耗能企业的用电设备以电动机为主,通过对某水泥厂实地调研、测试和分析发现该企业内主要负荷电动机长期存在整体负荷率低的现象,能源浪费比较严重。除少部分风机可以采用变频节能以外,大多数负载由于工作周期不可以改变,其电机通常采用调压节能。对于单台轻载的电机调压节能方式可以最大程度地降低其运行能耗,而通过供电变压器对电机系统整体电压进行微调,发现其节能效果也非常显著。本文从以下几方面展开工作： (1)以单台电动机优化节能作为研究出发点,建立了单台异步电动机的综合输入功率最优电压数学模型,通过实验和理论计算对比,验证了该模型的正确性,为单机调压节能提供了理论基础。 (2)因为磁路饱和对电机激磁电抗的影响较大且电机负载转矩不易获得,文中提出了的一种基于可测电气量的激磁电抗和负载转矩的估算方法,结合二元函数牛顿迭代法进行求解,实验和理论对比验证了该方法的可靠性。 (3)本文通过研究电机系统整体优化问题,采用了整体综合输入功率最小为目标函数的数学模型,由于该模型具有复杂非线性和复杂约束条件的特点,因此采用广义拉格朗日乘子法进行优化计算,最后通过算例验证电机系统整体优化方案的优越性。 【关键词】：电机系统 最优电压 参数估算 整体调压节能
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM343
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题背景及研究目的和意义9-10
• 1.2 当前电机常用的节能技术10
• 1.3 单台电机常用调压技术10
• 1.4 单台电机最优电压求取及其相关问题10-12
• 1.4.1 单台电机最优电压控制方法11
• 1.4.2 异步电机激磁电抗和负载转矩的计算11-12
• 1.4.3 电机系统调压节能12
• 1.4.4 电机系统能耗优化方法12
• 1.5 本文研究内容12-14
• 第2章 典型高耗能企业电机系统能耗状况分析14-21
• 2.1 某水泥厂整体系统能耗评估和负荷特性14-19
• 2.1.1 水泥厂生产规模14
• 2.1.2 一厂供配电结构及其负荷特性14-17
• 2.1.3 二厂供配电结构及其负荷特性17-19
• 2.2 节能手段探讨19
• 2.3 本章小结19-21
• 第3章 综合输入功率最小的异步电机最优电压研究21-35
• 3.1 引言21
• 3.2 单台电机最优电压数学模型21-24
• 3.2.1 电机内部损耗的重新划分与计算21-23
• 3.2.2 综合输入功率最小的单台电机最优电压的计算23-24
• 3.3 实验分析24-28
• 3.4 基于可测电气量的电机激磁电抗和负载转矩的估算28-33
• 3.4.1 饱和非线性对电机激磁电抗的影响28-29
• 3.4.2 异步电机激磁电抗和负载转矩的估算29-33
• 3.5 本章小结33-35
• 第4章 电机系统能耗最小的整体调压节能优化策略35-47
• 4.1 引言35
• 4.2 电机系统整体调压节能数学模型35-38
• 4.2.1 电机系统网络拓扑结构35-36
• 4.2.2 网络等值电路36-37
• 4.2.3 电机系统综合输入功率目标函数37-38
• 4.3 基于广义拉格朗日乘子法的电机系统最优电压求解法38-41
• 4.4 算例结果与分析41-46
• 4.4.1 调压前电机系统能耗计算41-43
• 4.4.2 调压后电机系统能耗计算43-45
• 4.4.3 调压前后节电效果对比45-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第5章 结论与展望47-48
• 5.1 结论47
• 5.2 展望47-48
• 参考文献48-52
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果52-53
• 致谢53

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