工业电机节能两手都要抓

作者:刘天鹏 文章来源:博世力士乐中国 发布时间:2011-03-21
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今天,能源环保问题日渐突出,目前其主要的解决措施体现为两个方面,即“开源”和“节流”。“开源”就是发展可再生能源等替代能源,这是解决问题的根本。然而,现实表明,在“开源”的同时,提高能源利用率的“节流”措施才是当前应对能源环保问题的重中之重。

众所周知,在工业领域电机是能源消耗“大户”,工业电机节能早已成为各界人士关注的焦点问题。目前工业电机的节能主要有两种途径,其一是利用变频器节能的调速电机系统,其二是本身就具有较高能源利用率的高效电机。

两种节能手段相辅相成

变频调速凭借其优异的调速性能、良好的控制工艺以及显著的节能效果已为各个工业领域所广泛接受。利用变频器实现调速节能运行,是节约能源的一个非常有效的措施,尤其在电动机的轴功率(功率输出)与转速的3次方成正比的风机和泵类负载应用的场合,变频调速较传统的调节风门和阀门的方式平均节能效果可以达到30%以上。在其他应用中,例如电梯和皮带机等,变频调速可以使速度始终保持在一个最优的低速范围内,由此也可带来卓越的节能效果。变频调速作为当前应用最广和最有前途的调速方式,绝对是节能减排的一股生力军,前途无量。

高效电机是指通过新工艺和新材料降低电机损耗以达到高效率的通用电机。2007年7月1日我国公布实施的《中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价》中,将电机依据其效率分为能效一级的超高效电机、二级的高效电机和能效三级的普通电机。与普通电机相比,高效电机平均可以节能约3%,节能效果基本固定,也是一种有效的工业节能方法。

从图1系统图中可以看出,变频调速和高效电机这两种节能方法并不是矛盾对立的,只有在工业应用中的各个环节提高能量的利用率,避免不必要的能量损耗,才能最大幅度的达到节能的目标。

变频技术的重要作用

近年来,低碳、节能和绿色环保成为工业领域的热门研究课题。随着21世纪半导体技术、微处理器技术以及智能控制技术的飞速发展,变频技术在工业电机节能领域取得了长足的进步。 以博世力士乐公司的变频器产品为例,从高性能V/F控制、有速度传感器矢量控制、无速度传感器矢量控制到高级的伺服驱动器等技术所涵盖的产品,在纺织、印染、钢铁、建材供水与水处理、煤炭、石油、化工、 建筑、工程机械、空调以及空压机等领域的电机节能方面都做出了巨大的贡献。由此可见,变频技术在改变传统调速模式的同时,也为工业电机节能降耗提供了高效率、易实现、节能效果显著且工业自动化水平大幅提高的解决方案。

图2所示就是一个利用变频调速实现节能的应用。该系统是一个油田注水泵系统,由一台75kW的博世力士乐高性能Fe变频器和两台75kW的电机组成的驱动系统。其中一台是主泵,采用变频调速方式,另外一台是辅泵,采用工频电网供电方式。其优点是只使用一台变频器,设备投资少,成本低。系统中注水泵的注水控制是由变频器通过变送器的回馈压力值,与事先预设在变频器中的压力值进行比较,之后Fe变频器中的内置PID调节器自动根据差值进行运算调节,很方便地实现了变频调速运行及辅泵切换,减轻了由于调节阀门节流形成的对泵的漩涡冲击,降低了水泵的振动和噪声,在完美满足注水压力要求的同时,每年还能为该油田注水泵项目节省约32%的能源损耗,经济效益相当可观。

高效电机推广困难重重

在高效电机的推广方面,我们要考虑到市场的巨大基数和节能的巨大潜力。2010年我国发电总量约37400亿kWh,工业能耗占其中的70%,电机能耗占工业能耗的60%左右,扣除其中10%的高效电机,如果能将电机效率提高3%,粗略计算2010年可节约电能424亿kWh,这对缓解我国能源问题,推行可持续发展战略都具有重大的现实意义。

然而高效电机推出之后,在国内市场上一直都处于曲高和寡的境地,发展多年之后,其在整个电机市场的占有率仍不足10%,造成这种结果的主要原因是用户节能意识的淡薄和高效电机价格上的劣势。高效电机结构、材料和制作工艺上的高要求决定了其生产成本较普通电机普遍高两到三成。大多数用户缺乏节能意识,在采购电机时并没有考虑到电机的采购成本与电机使用的能耗成本相比其实微不足道,所以往往在看似巨大的差价面前望而却步。而市场需求冷淡又反过来限制了高效电机的发展,生产商研发及设计投入的不足等因素又导致成本差价居高不下。

如何解决高效电机推广难题

要真正解决以上问题,顺应国家节能减排的新要求,实现高效电机市场的繁荣, 我们期待从以下两个方面努力:

1.节能意识的普及和正确引导。用户的需求是市场的根本。我们应该加大宣传力度,通过各种渠道向终端用户介绍高效电机的优势,使其意识到节能的重要性和随之带来的巨大经济效应,引导客户选择高效电机。同时引导用户更广泛的采用变频调速系统,以在电能使用的多个环节达到节能目的。

2.国家政策扶持。2011年7月1日开始,能效低于二级标准的电机将被禁止生产销售,这无疑给高效电机市场打入了一针强心剂,势必大大促进高效电机市场的繁荣。在强制性规定贯彻实行的同时,国家配套的补贴和奖罚政策也亟待落实,以提高生产商推广高效电机的热情和积极性,不断激励其扩充产品种类,拓宽销售渠道,降低产品成本,开拓新的市场。

伴随着供需两头的双管齐下,在不久的将来,我们定能迎来高效电机在中国市场的春天。而只有让高效电机搭配节能效果更佳和节能场合更灵活的变频调速系统,才能真正的实现降低能耗、节约能源的绿色目标。身为变频行业的重要成员,博世力士乐公司秉承博世集团“科技成就生活之美”的宗旨,将继续加大科技投入,为用户提供优秀的变频产品,以实际行动为我国经济的可持续发展做出贡献。
 

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