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电机及其系统节能技术发展综述

2015/10/31 12:39:47点击:
1电机系统及其节能潜力
即将发布的I EC6003430“单速三相笼型感应电动机的能效分级”标准指出:全世界工业用电动机消耗了总发电量的30%~40%,提高电机系统包括电动机和调速驱动系统的效率是节能工程关注的重点。通过系统优化其节能潜力可达到30' - - - ,60%。根据国际能源署电动机工作组20067月的报告,电动机通过改善效率结合变频调速可以节约世界范围内的总7%的电能。粗略统计其中1413的节约来自于改善电动机的效率。剩余的部分来自系统整体性能的改善。
电机系统是将不同部件或子系统组合在一起使电能转化为机械能的系统,包括电动机、被拖动装置、传动控制系统以及管网负荷,主要用于:①流体运动泵、风机、压缩机等;②物料加工切削、搅拌、研磨、钻等);③物流输送(传送带、电梯等)
因此,电机系统节能涉及多学科、多专业、多领域,不同】:况、不同负载特性、不同工艺过程、不同应用场所所采用的节能措施是不同的。综合起来主要考虑如表1所示的措施。
12工业电机系统的耗电情况
工业用电量占总发电量的比例60%以上,根据欧盟“提高高效电动机和驱动的市场份额”,SAVEI I研究报告显示,工业用电动机消耗电能占工业用电消耗的73%。在此报告中,欧盟工业部门各电机驱动系统消耗电能的比例为:泵类22%,风机16%,空压机18%,制冷压缩机7%,输送机2%,其他电机为36%,即风机、泵类、压缩机类共占总消耗电能的63%。

13我国的现状和国家推动电视系统节能的主要内容
据中国电监会20084月公布的数据,截至到2007年底,中国发电机总装机容量为713亿kW,中国电动机的装机容量按最保守估算应lO亿 kW以上。这是冈为:①从2003年到2007年,国家统计局统计规模以上企业生产的交流屯动机产量已累计达到7亿kW,除小部分出口外,大部分在国内销售,且大量电机随进口机电设备进入中国;②按发电机和电动机装机容量比例的通用算法为1254估算,电动机容量应在18亿kW以上,但考虑电动机生产和安装要滞后予发电视~定时间,故实际电动机安装量会少些;③我国发电行业这些年始终处于高负荷运行状态,如按平均每年发电5000h,其中60%用于电动机,全部在用电动机年平均运行时闽约势15002000h,电动机总装机容量应为l l 15亿kW之间。如果70%用电动机,则其装机容量为12817kW之间。因此,目前国内符种文献中将中国电动机现有装机容量认为是42亿kW是远运不止的。
据统计,2007年中国国内市场销售的高效电机占电动机总销量的%左右,即98%以上电机产品是普通效率电动机,比美国的高效电机效率低3%,比超赢效电机效率低5%;风机、泵、压缩机产品效率比国外先进水平低35个百分点,电机传动调速及系统控制技术差距较大,系统效率比国外先进水平低20- - 30%,电机系统节能潜力巨大。
因此,国家发改委启动了“十一五”圈家十大重点节能程,电动机系统节能工程是其中之一,该工程的主要内容是:
(1)更新淘汰低效电动橇及高耗电设备:推广高效节能电动机、稀土永磁电动机,高效风机、泵、压缩机,高效传动系统等。更新淘汰低效电动机及高耗电设备;采用赢效节能电机及系统相关节电设备新装电机系统。逐步限制并禁止落后低效产品的生产、销售和使用。对老旧设备更新改造,重点是高耗电中小型电机及风机、泵类系统的更新改造及定流量系统的合理匹配。
(2)提高电机系统效率:推广变频调速、永磁调速等先进电机调速技术,改善风机、泵类电机系统调节方式,逐步淘汰闸扳、阀门等机械节流调节方式。重点对大中型变工况电机系统进行调速改造,合理匹配电机系统,消除“大马拉小车”现象。
(3)被撬动装置控湖和设备改造:以先进的电力电子技术传动方式改选传统的机械传动方式,逐步采用交流调速取代直流调速。采用商新技术改造拖动装置,燕点是大型水利排灌设锯、电机总容量l OkW以上大型金业的示范改造等。
(4)优化电机系统的运行和控制:推广软起动装置、无功补偿装置、计算机自动控制系统等,通过过程控制合理配置能爨,实现系统经济运行。
(5)重点改造领域为:电力、潦金、有色、煤炭、石油、石化、化工、机电、轻工、企业空调和通风、楼宇集中空调的电机系统改造等。
从上述电机系统节能工程的主要内容察措施来看,主要针对的是工业领域,工业领域的节能潜力最大,但由于涉及到各行业,各种复杂多样的工况,不周的负载特性,千差万别的工艺过程,各神各样豹电辊系统,因此,电机系统节能是~个及其复杂的系统程。
电机系统节能虽然复杂,但也可将其分为电机产品本体节熊,被拖动设备及传动系统节能,管网系统的节能,以及系统淘汰不同部件或子系统合理匹配的节能,系统控制方式的节能等。
2工业电机本体节能关注的主要产品
纵观世界各国的成功经验,电视系统节能都是率先从电机产品本体节能开始。工业用电机分直流和交流二大类,据Eu25( 2006) 统计数据显示,欧盟在用的工业电动机当中,交流电动机占96.2%,直流电动机占3.8%。在交流电动机中,三相感应电动机占87%,单相感应电动机占4%,同步电动机占5%,交直流两用电动机占4%,相感应电动规又分笼型和绕线型转予两种,偿绕线型转子感应电动机使用较笼型感应电动机少得多。笼型感应电动机具有成本较低,可靠性好,维护简单,通过调速驱动易于控制等优点,且三相笼型感应电动概消耗的电能占全部业电动机消耗电能的90%以上,因此,世界各国都将提高三相笼型感应电动机的效率作为提高瞧机本体效率研究的重之重。除此之外,近十多年来发展较快的节能电机还有稀±永磁电机和开关磁阻电机等。