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(直流减速电机)低效电机如何应对节能挑战(微电机|微型电机)

“自2011年7月1日起,禁止销售3级能效电机。国家标准化管理委员会在2006年发布的强制性标准《中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价》的实施,预示着节能电机未来将全面替代传统低效电机,对于低效电机来说,这似乎意味着彻底的退出。

但事实上,我国现阶段高效电机市场规模仅占全部市场的10%~15%,而且这些高效电机90%用于出口;虽然对2011年7月1日以后生产销售的电动机能效标准做出了强制性的标准,但已经投入使用的低效电机今后依然处于主导地位。

既然不会快速退出,那么节能要求对于低效电机的抵制是毋庸置疑的,面对高效节能的要求,低效电机如何应对节能挑战?全国首个再制造示范工程“国家电机高效再制造示范工程于10月25日在上海启动,无疑是破解这一难题的有效途径。

据统计,目前我国约有1亿台工业电动机,2500万台压缩机,3000万台风机和泵,2010年我国各类电动机总装机容量约为12亿千瓦,年耗电量约2.5万亿千瓦时(按照平均年运行2000小时计算),电机的用电量在全国的总用电量中占有相当大的比重,其用电量约占工业用电量的66%,占全国总用电量的50%左右。

虽然我国电机产品种类繁多,但整体效率并不高,据国家发改委能源研究所能源效率中心副主任熊华文介绍,目前我国电机系统运行效率总体偏低、能耗较高,“与国际先进水平相比要低20%~30%。

目前我国在用电动机主要是20世纪80年代推广的Y系列电机及相当部分的JQ2系列电机,其效率比Y2系列电机低2~3个百分点。加之被拖动风机、水泵等设备落后,致使机组本身效率比发达国家平均低3~5个百分点。

同时,由于设备可靠性差,设计思想落后,不少用户在选型上考虑安全系数偏大,一般取10%~15%的裕量,“大马拉小车现象严重低负荷运行,造成了极大的浪费。所以业界普遍认为,低效电机有50%节能潜力,工业节能必须从提高电机的高效做起。

“国家电机高效再制造示范工程所涉及的电机高效再制造,是采用无损、环保、无污染拆解方式,最大程度地利用和回收原电机的零部件,更换新的绕组、绝缘、轴承等部件,最终将低效旧电机改造成高效电机,是资源节约和综合利用有效途径,既可从源头杜绝旧电机再次流入二级市场,又可降低企业高效电机使用成本。

据中国电器工业协会中小电机分会秘书长陈伟华告诉记者,将存量低效电机再制造成高效电机意义重大。若替换1000万千瓦在用普通效率电机并再制造成高效电机,可实现年节电37亿千瓦时(占工业总用电量的4.7%左右),循环利用铸铁件5.5万吨、硅钢片6.1万吨。如此巨量的再用低效电机不进行替代改造,2020年前完成节能减排任务目标将存在巨大的缺口。

陈伟华认为,目前在我国,一些电机系统用户对低效电机系统节能所带来的经济效益缺乏认识,或是对电机系统节能改造的技术问题存在障碍,同时信息平台分享的缺乏使得电机系统节能不被重视。而在国外,对于低效电机改进的实施早已开始。

据记者了解,从上世纪90年代始,美国便开始启动电机改进计划。近年来,澳大利亚、加拿大等国普遍趋向加速各类电动机的更新换代,革新电动机的传统结构,将带有信息处理和控制功能的装置与电动机集成一体,机电一体化产品已成为电动机发展的必然趋势。电动机日益向高性能、高精度、大容量、小型化、数字化和智能化方向发展。

近年来,电机系统节能工程作为国家节能中长期规划、“十一五十大重点节能工程的重要组成部分。在更新改造电机的基础上,以变频调速为主的提高运行效率的节能方式被业界广泛认同。

作为一项重要的节能技术,变频技术能实时改变用电设备的供电频率,进而达到控制设备输出功率的目的。该技术通过变频调速改变轴输出功率,使电机能根据实际需要输出功率,达到了减少输入功率、节省电能的目的,与传统定速电机相比,电机系统变频后能够减少能耗高达30%以上。

我国电机系统由于调节方式落后,风机、泵类调节大部分仍采用机械挡板节流的方式,使得旋转编码器比发达国家低30%。相关专家指出,采用先进的电力电子变频调速取代传统直流电机调速的方式,可以提高功效,达到节能效果。

在石油和化工行业,风机、水泵和压缩机等电机传动设备的用量很大,理论上都能采用变频技术进行节能改造,节能潜力巨大。以注塑机为例,将注塑机上传统的定量泵改造成变频变量泵,能使溢流阀的回油流量降到最小,避免了高压节流的能量损失,进而将传统有高压节流的“耗能型注塑机,升级为无高压节流的“节能型注塑机,节电效率可达20%~30%甚至更多。

与此同时,变频传动调速又具有以下五个特点:一是不用改动原有设备包括电机本身;二是可实现无级调速,满足传动设备要求;三是变频器的软启、软停功能,可以避免启动电流冲击对电网的不良影响,减少电源容量的同时,还可减少机械惯动量,减少机械损耗;四是不受电源频率的影响,可以开环、闭环手动/自动控制;五是低速时,定转矩输出和低速过载能力较好;电机的功率因数随转速增高功率增大而提高。

电机的变频高效节能在逐渐被人们认识应用的同时,也带动了变频器市场的繁荣。目前,我国交流电机变频调速市场发展迅速,每年以12%的速度增长,各种高、低压变频器在电机系统节能中得到推广应用。据统计,2009年,中国低压变频器市场销售额达到130亿元,涌现上百家国内企业和品牌,其总产值超过40亿元,占市场份额30%。高压变频器作为当前电机节能的重点,国产化率占到市场份额60%。

而在变频节能的标准方面,我国目前已有电机变频节能装置国家标准。据介绍,早在上世纪80年代初,有关专家就建议在中国推行电机变频调速节能技术。

如何有效的推动电机的节能工作?中国标准化研究院院长助理张新建议,建立一个部门牵头、多家单位参与的机制,把单个和分散的系统进行整合,在电机领域实行合同能源管理,运用市场机制推动低效电机的变频节能。