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向高效電機時代邁進

 

 


張強先生  葆德電氣(上海)有限公司中國區(qū)市場和銷售經(jīng)理       



電機作為生產(chǎn)線上的核心部件,對生產(chǎn)過程有著至關重要的作用。而在電機的整個生命周期內(nèi),其采購價格占電機總成本的2%,維修費用占其總成本的0.7%,而耗能成本則占到了97.3%。因此,采用高能效的電機有著十分重要的意義,不僅可以提高生產(chǎn)率和降低電機生命周期成本,而且還能減少能源消耗并降低CO2的排放量。

目前,關于電機能效的標準主要包括歐洲標準(EFF1、EFF2和EFF3)和美國標準(EPAct和EFF1+)。我國制定的能效標準更接近歐洲標準。所謂高效電機就是指能效達到歐洲EFF1標準的電機;而在美國,將由EFF1直接升級為更高能效等級的電機稱之為超高效電機。超高效電機的損耗比高效電機有了更進一步的下降,可比普通電機的能源效率提高30%以上。

根據(jù)國內(nèi)外的調(diào)查,工業(yè)領域的電機年平均運行時間約在3000 h左右,但在石油、化工、造紙、冶金和電力等行業(yè),電機往往需24 h/天運轉(zhuǎn),年運行時間往往超過6000 h。對于這些運行時間長且負荷較高的場合,若采用超高效電機,則能源節(jié)約的效果將更加顯著。

如我國2003年的發(fā)電量為l8500億kWh。由于發(fā)電量的50%通過電機傳遞,而目前國產(chǎn)的三相異步電機約占90%,其中一般用途的Y系列電機又占70%,因此Y系列電機將傳遞31.5%的總電能,即5800億kWh。若這些電機全部換成高效率電機,也即效率提高2.75個百分點,損耗平均下降20%左右,則每年可節(jié)約電能160億kWh。如果考慮其中的30%的電機運行在6000h以上的場合,將這部分電機改用超高效率電機,也即效率再提高1.5~2個百分點,損耗平均下降15%左右,則可再節(jié)約電能46億kWh,相應可再節(jié)約170萬t標煤,約合240萬t原煤,并可再節(jié)約一座100萬kW電站的投資建設。

而若升級一臺 0.75 kW Eff2等級的電機到葆德的超高效電機,相當于每年減少1 桶原油的燃燒或者240 kg 煤的燃燒。

目前,美國報告表明其市場上銷售的電機中有33%是超高效電機,約50%為符合EPAct標準的高效電機。據(jù)歐洲電力機械制造商委員會(CEMEP)的報告,在歐洲市場上銷售的電機僅有15%左右是EFF1等級 (相當于 EPAct)的。而我國現(xiàn)在的目標是在2010年將歐洲2級標準,即EFF2作為我國的強制標準,而目前國內(nèi)市場上高效電機的占有率僅有5%左右。由此可見,在高效電機的推廣使用中,我國與歐美等發(fā)達國家存在著很大差距,造成這種差距的原因主要有以下幾個方面。



 

首先,采購商沒有節(jié)能環(huán)保的意識。目前國內(nèi)大部分采購商包括企業(yè)和政府機構(gòu),沒有節(jié)能環(huán)保的意識,在采購過程中,將采購成本作為選擇產(chǎn)品的主要因素。另外,由于采購者與電機使用者是分離的,不了解電機生命周期成本的構(gòu)成和電機效率的重要性,這同樣造成其在選購電機時只關注初始成本,挑選價格便宜的產(chǎn)品。

其次,高效電機由于原材料使用較多,成本要比普通電機高出20%左右。高效電機之所以高效主要在于其使用了更多的材料,如銅和鋼等,而原材料價格在不斷上漲,導致了高效電機的高制造成本,這就造成了采購者更趨向于普通電機的形勢。

再次,雖然我國也制定了普通三相異步電動機的能源效率標準,即《中小型三相異步電動機能效限定值及節(jié)能評價值》(GB18613-2002),但這僅僅是建議,國家并沒有相關強制性的政策支持。另外,政府部門也沒有出臺相關的扶持政策,如購買高效電機給予補貼等,導致了企業(yè)對使用高效電機的積極性不高。

目前,國內(nèi)高效電機的市場占有率大約只有5%左右。這一現(xiàn)狀明顯和我國“十一五”規(guī)劃中節(jié)能減排的要求相悖。中小型電機消耗了國家2/3的工業(yè)用電,量大面廣,用提高電機效率的方法來降低能耗明顯比其他方法實用得多。要促進高效電機在我國的發(fā)展,還是要從多個方面著手。不但需要國家相關的政策對生產(chǎn)、銷售和采購方面進行扶持,也需要向大家進行節(jié)能和環(huán)保知識的灌輸。

此外,由于我國目前的GBl8613—2002以及修訂后的能效標準中1級、2級和3級效率建議值的效率指標,是根據(jù)雜散損耗按0.5%輸入功率來計算的,而美國NEMA Premium和IEEE一841所規(guī)定的效率指標中的雜散損耗都是按實際測量確定的。這種不同標準的定義和測量方法也導致國內(nèi)客戶對超高效電機的認可存在障礙。

作為北美第一世界第二的工業(yè)電機生產(chǎn)商,葆德公司已有上百年工業(yè)電機的生產(chǎn)歷史,積累了豐富的經(jīng)驗,特別是超高效電機的生產(chǎn)。其產(chǎn)品線已非常完善,可生產(chǎn)功率從0.75~1000kW的電機,超過800 個不同型號的產(chǎn)品都有庫存,而且其還可提供50 Hz的IEC標準的電機。

顯然,葆德公司在提高電機能效和延長電機使用壽命方面有著自己的“訣竅”。

其新型定子槽設計,增加了槽的數(shù)量,提高了效率及功率因數(shù)。其還使用先進的計算機分析系統(tǒng)來進行鐵芯設計,使鐵芯更長,確保了較高的感應性能、較低的磁通密度并且提高了冷卻能力,減少了電磁損耗和負載損耗。增加銅的用量,增大銅線圈的橫截面積,降低運行溫升,減少電阻,并降低定子和負載損耗。采用更多更薄的優(yōu)質(zhì)鋼片,降低電磁損耗和負載損耗。使用優(yōu)質(zhì)鋁或銅制造的較粗的轉(zhuǎn)子條和端環(huán),減少電阻,從而減少轉(zhuǎn)子損耗。優(yōu)質(zhì)的ISRTM漆包線,比普通線圈在防潮方面的性能高出10倍, 并且對于變頻器所產(chǎn)生的瞬時峰值、高頻及短時脈沖,具有高耐受度,比普通線圈的耐受度高出100倍以上。高質(zhì)量軸承設計滿足了ABEC-B10壽命,額定工況下壽命超過100000h。減少了摩擦和振動,降低雜散損耗和機械噪聲,使電機保持安靜運行。

此外,葆德公司還通過采用專利的Lube-Lok 保持架保持油脂密封;鎖緊的軸承減少了端間隙;更小的風扇設計,改進的轉(zhuǎn)子絕緣;更高的轉(zhuǎn)子動平衡,依照IEEE 841振動限制標準 (0.08 in/s)生產(chǎn);以及優(yōu)化的氣隙設計等手段來進一步減少電機能耗,達到提高電機效率的目的。

 

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本文標簽:向高效電機時代邁進
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