一、電機改造技術(shù)與實例分析 中國電機拖動系統(tǒng)消耗的電能多達全國總量的2/3，所用電機90%是交流異步電動機，其中風機、泵類拖動電機耗電量約占全國總量的35%，電動機容量約有1.5億千瓦，拖動軋鋼機、礦井提升機、磨機、交通運輸機械、機床等生產(chǎn)設備的電動機容量約3億千瓦，耗電量約占全國總量的30%。變負荷運行的風機、泵類達到總量的70%左右，裝機容量近1億千瓦，年耗電量約3000億千瓦時，它們是靠閘板或閥門調(diào)節(jié)流量，以粗略適應負荷的需要，平均浪費20%以上的電能，年達200-300億元?？梢?，電機拖動系統(tǒng)節(jié)能改造的潛力很大，這項節(jié)能改造的實施對中國經(jīng)濟的成長和環(huán)境保護都有重要的作用。 　　電機拖動系統(tǒng)節(jié)能改造的目的是使系統(tǒng)實現(xiàn)經(jīng)濟運行，可以采取的技術(shù)措施較多，對于變負荷運行的風機、泵類拖動系統(tǒng)，采用電機調(diào)速技術(shù)取代閘板或閥門調(diào)節(jié)流量，是一項很好的技術(shù)改造措施，既能精確及時的滿足負荷變化的需要，又能減少電能消耗，這是因為從理論上講，風機、泵類的輸入功率與其轉(zhuǎn)速的3次方成正比。絕大多數(shù)風機、泵類的拖動電機——交流異步電動機的調(diào)速方法（技術(shù)）很多，對于籠型電動機，變頻調(diào)速技術(shù)是最好的，它可實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍寬達100%—5%，調(diào)速精度高達±0.5%，又可以實現(xiàn)軟啟動；對于要求調(diào)速范圍較小，如100%-80%，調(diào)速精度要求不高如±2%的風機、泵類拖動電機，用可控硅調(diào)壓技術(shù)也是很好的，可用較低的初投資，達到節(jié)電目的。對于少數(shù)在用的高壓大容量繞線型轉(zhuǎn)子交流異步電動機拖動的風機、泵類，多采用串級調(diào)速技術(shù)，也可用雙饋調(diào)速技術(shù)。調(diào)速節(jié)電效果即節(jié)電率大小，主要取決于風機、泵類負荷變化的幅度和頻繁程度，而與所使用的調(diào)速技術(shù)關(guān)系很小，負荷變化幅度越大、變化越頻繁，節(jié)電率越大，反之則小。 　　示范EMC已經(jīng)實施約40多個風機、泵類變頻調(diào)速改造項目，均屬低壓（0.4千伏）小功率（<250千瓦）變頻調(diào)速裝置，全得到了很好的節(jié)能效果，技改投資均可在2-3年收回。我國在用的風機、泵類按裝機容量計，大多數(shù)的拖動電機是高壓（3-6千伏）大容量（>250千瓦）交流異步電機，它們中的大部分尚未進行調(diào)速改造，少量已做節(jié)能改造者是使用機械調(diào)速技術(shù)，如液力偶合器等。近一時期，隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，高效高壓大功率變頻技術(shù)和雙饋調(diào)速技術(shù)等均已成熟，設備已成系列，造價也有所下降，示范EMC應抓緊利用這些節(jié)能新技術(shù)，開發(fā)這類項目，做出示范，可以鼓勵更多EMC實施這項節(jié)能改造。在調(diào)速技術(shù)與調(diào)速設備選型時，要注意其諧波對電網(wǎng)的干擾，要符合GB/T4549-93《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》這項國家標準。 　　資料顯示，我國８０％以上的電機產(chǎn)品效率比國外先進水平低２～５個百分點。我國目前廣泛應用的Ｙ系列電動機效率平均值為８７．３％；美國高效電動機的效率平均值為９０．３％，該效率水平為美國能源政策法令（ＥＰＡＣＴ法令）所規(guī)定的市場準入效率水平；美國超高效電動機是近幾年的產(chǎn)品，其效率平均值為９１．７％。有計算表明，如果在２０１２年達到美國超高效率水平，那么我國當年新增電動機的節(jié)能潛力為８４．１２億ｋＷｈ，相當于節(jié)約３２０萬噸標準煤，約合節(jié)約４４９萬噸原煤，相當于１．７個１００萬ｋＷ電站的發(fā)電量。 　 近日，我國自主研發(fā)并獲得國家專利的數(shù)控勵磁調(diào)速技術(shù)日前在華潤水泥企業(yè)日產(chǎn)5000噸新型干法水泥生產(chǎn)線2800KW窯尾高溫風機上調(diào)試成功。該節(jié)能改造項目負責人告訴中國水泥網(wǎng)，這是國內(nèi)首例在2500KW以上高壓大功率電機上采用數(shù)控勵磁調(diào)速節(jié)能技術(shù)，據(jù)測算，僅風機改造一項每年就可以為該企業(yè)節(jié)約電費220余萬元。 　　據(jù)悉，此次獲得成功應用的數(shù)控勵磁調(diào)速技術(shù)是由北京紫御灣科技有限公司自主研發(fā)，并擁有完全知識產(chǎn)權(quán)的新一代電機節(jié)能技術(shù)。相對于傳統(tǒng)的調(diào)速節(jié)能技術(shù)，新一代數(shù)控勵磁調(diào)速技術(shù)更適合6KV以上高壓大功率繞線型電機的節(jié)能改造，尤其在水泥行業(yè)節(jié)能效果顯著。與傳統(tǒng)的電機節(jié)能技術(shù)相比，該技術(shù)對電網(wǎng)不產(chǎn)生高次諧波，并具有高效節(jié)能、性能穩(wěn)定可靠、運行維護方便等特點。從實際應用情況來看，在節(jié)能投入、節(jié)能效益、對運行環(huán)境的要求、設備維護量及維護費用等方面都具有明顯優(yōu)勢。記者在采訪中還了解到，該技術(shù)自2005年起已成功應用在多家水泥企業(yè)功率在400KW-2000KW的電機上，兩年來運行平穩(wěn)，節(jié)電率在20%—50%之間。 　　近年來，我國國民經(jīng)濟持續(xù)快速增長，但單位GDP能耗一直居高不下，因此，節(jié)能減排工作越來越受到國家各級政府的重視。在剛剛結(jié)束的十七大上，黨中央明確提出要建設和發(fā)展生態(tài)文明，基本形成節(jié)約能源資源和保護生態(tài)環(huán)境的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增長方式、消費模式。有關(guān)專家在接受記者采訪時表示，我國能源大多是以電能方式消耗的，而在國家總用電量中，有35%-40%是高壓電動機消耗的。該專家進一步指出，在水泥、石油、化工、電力、冶金等高耗能行業(yè)，大功率電機設備所占的比例較大，因此做好電機設備，特別是大功率電機設備的節(jié)能工作無疑成為這些行業(yè)乃至全國“節(jié)能減排”工作的“重中之重”。數(shù)控勵磁調(diào)速技術(shù)在高壓大功率電機上的成功運用，標志著我國高耗能企業(yè)高耗電的狀況有望得到改變，在為高耗能企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟效益的同時，也將產(chǎn)生良好的社會效益！ 二、電機制造與使用現(xiàn)狀 目前，我國工礦企業(yè)使用的電機大體分為三大類。 第一類為20世紀50年代制造、20世紀40年代水平的產(chǎn)品，如J、JO系列及相應水平的產(chǎn)品，約占總量的10%。這些電機采用A級絕緣，體積大、效率低。20世紀50年代建設的工礦企業(yè)和20世紀60年代生產(chǎn)的各種主機，如風機、水泵、車床等，均采用此類電機，經(jīng)多年改造，至今已為數(shù)不多。 第二類是20世紀60年代至70年代制造，20世紀50至60年代水平的產(chǎn)品，如J2、JO2系列及其相應水平的產(chǎn)品，約占總量的50％左右。這些電機采用E級絕緣，體積大、效率低、啟動性能差。 第三類是20世紀80年代制造，20世紀70年代末和20世紀80年代初的產(chǎn)品，如Y系列電機，占總量40%。這些電機采用B級絕緣，啟動性能好、效率也較高。近幾年生產(chǎn)的各種主機大多與這類電機配套。 三、電機的節(jié)能改造修理 供電質(zhì)量、機械磨損、絕緣老化等諸多因素會造成電機的損壞。損壞的電機又受主體工藝設備及改造資金的制約不可能全部淘汰更新。這就需要對電機進行修理。在修理過程中，如何達到提高效率、節(jié)約能源的目的，我們采取了分類指導、區(qū)別對待的原則。具體做法如下。 1．J、JO系列的電機。逐步淘汰，根據(jù)實際負荷，選用相應的Y系列電機替代。 2．J2、JO2系列的電機。由于其采用E級絕緣材料，厚度較大。在修理過程中，采用Y系列電機的B級絕緣材料，通過減少絕緣材料的厚度，在保證槽滿度的情況下，增加導線的截面積，通過降低定子銅耗提高電機效率。這樣改造的電機效率可提高1％左右，而且不需要增加大量的投資。在同樣的負載條件下，由于效率的提高，定子繞組的升溫相應降低，延長了電機的使用壽命。 3．JO2L鋁線電機。采用的方法是用B級絕緣代替原來的E級絕緣，用銅導線代替原來的鋁導線。由于銅和鋁的電阻率不同，銅導線的直徑大約是鋁導直徑的0.8倍左右，這樣即可達到原鋁導線電機的性能，槽滿率僅為原來的64%。為達到節(jié)能降耗的目的，在保持原有槽滿度的基礎上，適當增加導線直徑和繞組的匝數(shù)，根據(jù)不同型號的電機采用不同的增加比例。這樣改造后的電機，既降低了定子的銅耗，又降低了定子的鐵耗?？商岣唠姍C效率5％以上，節(jié)能效果相當明顯。 4．一些大電機。大型電機由于其造價高，在工礦企業(yè)中更新替換的難度更大，其大容量、低效率又增加了企業(yè)生產(chǎn)成本。在修理過程中，根據(jù)大型電機的定子繞組一般為成型繞組、電機槽型為開口槽或半開口槽的特點，采用磁性槽泥或磁性槽楔的方法，通過降低鐵損的方法來達到節(jié)能改造的目的。這樣改造的電機，效率可提高1.5％左右。 四、經(jīng)濟效益 在電機修理過程中對電機進行節(jié)能改造，在不增加大量資金的情況下，達到了修理、改造、節(jié)能的目的，經(jīng)濟效益顯著。我單位電機總?cè)萘繛?MW，已對其中3MW電機進行了改造，年節(jié)約電量30萬Kw&S226;h以上，創(chuàng)經(jīng)濟效益10萬多元。

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