一、電機(jī)改造技術(shù)與實(shí)例分析 中國(guó)電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)消耗的電能多達(dá)全國(guó)總量的2/3，所用電機(jī)90%是交流異步電動(dòng)機(jī)，其中風(fēng)機(jī)、泵類拖動(dòng)電機(jī)耗電量約占全國(guó)總量的35%，電動(dòng)機(jī)容量約有1.5億千瓦，拖動(dòng)軋鋼機(jī)、礦井提升機(jī)、磨機(jī)、交通運(yùn)輸機(jī)械、機(jī)床等生產(chǎn)設(shè)備的電動(dòng)機(jī)容量約3億千瓦，耗電量約占全國(guó)總量的30%。變負(fù)荷運(yùn)行的風(fēng)機(jī)、泵類達(dá)到總量的70%左右，裝機(jī)容量近1億千瓦，年耗電量約3000億千瓦時(shí)，它們是靠閘板或閥門調(diào)節(jié)流量，以粗略適應(yīng)負(fù)荷的需要，平均浪費(fèi)20%以上的電能，年達(dá)200-300億元。可見，電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能改造的潛力很大，這項(xiàng)節(jié)能改造的實(shí)施對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的成長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)都有重要的作用。 　　電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能改造的目的是使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，可以采取的技術(shù)措施較多，對(duì)于變負(fù)荷運(yùn)行的風(fēng)機(jī)、泵類拖動(dòng)系統(tǒng)，采用電機(jī)調(diào)速技術(shù)取代閘板或閥門調(diào)節(jié)流量，是一項(xiàng)很好的技術(shù)改造措施，既能精確及時(shí)的滿足負(fù)荷變化的需要，又能減少電能消耗，這是因?yàn)閺睦碚撋现v，風(fēng)機(jī)、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(fēng)機(jī)、泵類的拖動(dòng)電機(jī)——交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法（技術(shù)）很多，對(duì)于籠型電動(dòng)機(jī)，變頻調(diào)速技術(shù)是最好的，它可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍寬達(dá)100%—5%，調(diào)速精度高達(dá)±0.5%，又可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)；對(duì)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(fēng)機(jī)、泵類拖動(dòng)電機(jī)，用可控硅調(diào)壓技術(shù)也是很好的，可用較低的初投資，達(dá)到節(jié)電目的。對(duì)于少數(shù)在用的高壓大容量繞線型轉(zhuǎn)子交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的風(fēng)機(jī)、泵類，多采用串級(jí)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(fēng)機(jī)、泵類負(fù)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(fù)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(shí)施約40多個(gè)風(fēng)機(jī)、泵類變頻調(diào)速改造項(xiàng)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(guó)在用的風(fēng)機(jī)、泵類按裝機(jī)容量計(jì)，大多數(shù)的拖動(dòng)電機(jī)是高壓（3-6千伏）大容量（>250千瓦）交流異步電機(jī)，它們中的大部分尚未進(jìn)行調(diào)速改造，少量已做節(jié)能改造者是使用機(jī)械調(diào)速技術(shù)，如液力偶合器等。近一時(shí)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(shè)備已成系列，造價(jià)也有所下降，示范EMC應(yīng)抓緊利用這些節(jié)能新技術(shù)，開發(fā)這類項(xiàng)目，做出示范，可以鼓勵(lì)更多EMC實(shí)施這項(xiàng)節(jié)能改造。在調(diào)速技術(shù)與調(diào)速設(shè)備選型時(shí)，要注意其諧波對(duì)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(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 　　資料顯示，我國(guó)８０％以上的電機(jī)產(chǎn)品效率比國(guó)外先進(jìn)水平低２～５個(gè)百分點(diǎn)。我國(guó)目前廣泛應(yīng)用的Ｙ系列電動(dòng)機(jī)效率平均值為８７．３％；美國(guó)高效電動(dòng)機(jī)的效率平均值為９０．３％，該效率水平為美國(guó)能源政策法令（ＥＰＡＣＴ法令）所規(guī)定的市場(chǎng)準(zhǔn)入效率水平；美國(guó)超高效電動(dòng)機(jī)是近幾年的產(chǎn)品，其效率平均值為９１．７％。有計(jì)算表明，如果在２０１２年達(dá)到美國(guó)超高效率水平，那么我國(guó)當(dāng)年新增電動(dòng)機(jī)的節(jié)能潛力為８４．１２億ｋＷｈ，相當(dāng)于節(jié)約３２０萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，約合節(jié)約４４９萬(wàn)噸原煤，相當(dāng)于１．７個(gè)１００萬(wàn)ｋＷ電站的發(fā)電量。 　 近日，我國(guó)自主研發(fā)并獲得國(guó)家專利的數(shù)控勵(lì)磁調(diào)速技術(shù)日前在華潤(rùn)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(fēng)機(jī)上調(diào)試成功。該節(jié)能改造項(xiàng)目負(fù)責(zé)人告訴中國(guó)水泥網(wǎng)，這是國(guó)內(nèi)首例在2500KW以上高壓大功率電機(jī)上采用數(shù)控勵(lì)磁調(diào)速節(jié)能技術(shù)，據(jù)測(cè)算，僅風(fēng)機(jī)改造一項(xiàng)每年就可以為該企業(yè)節(jié)約電費(fèi)220余萬(wàn)元。 　　據(jù)悉，此次獲得成功應(yīng)用的數(shù)控勵(lì)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(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代電機(jī)節(jié)能技術(shù)。相對(duì)于傳統(tǒng)的調(diào)速節(jié)能技術(shù)，新一代數(shù)控勵(lì)磁調(diào)速技術(shù)更適合6KV以上高壓大功率繞線型電機(jī)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(jī)節(jié)能技術(shù)相比，該技術(shù)對(duì)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(yùn)行維護(hù)方便等特點(diǎn)。從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，在節(jié)能投入、節(jié)能效益、對(duì)運(yùn)行環(huán)境的要求、設(shè)備維護(hù)量及維護(hù)費(fèi)用等方面都具有明顯優(yōu)勢(shì)。記者在采訪中還了解到，該技術(shù)自2005年起已成功應(yīng)用在多家水泥企業(yè)功率在400KW-2000KW的電機(jī)上，兩年來(lái)運(yùn)行平穩(wěn)，節(jié)電率在20%—50%之間。 　　近年來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長(zhǎng)，但單位GDP能耗一直居高不下，因此，節(jié)能減排工作越來(lái)越受到國(guó)家各級(jí)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(shè)和發(fā)展生態(tài)文明，基本形成節(jié)約能源資源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增長(zhǎng)方式、消費(fèi)模式。有關(guān)專家在接受記者采訪時(shí)表示，我國(guó)能源大多是以電能方式消耗的，而在國(guó)家總用電量中，有35%-40%是高壓電動(dòng)機(jī)消耗的。該專家進(jìn)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(jī)設(shè)備所占的比例較大，因此做好電機(jī)設(shè)備，特別是大功率電機(jī)設(shè)備的節(jié)能工作無(wú)疑成為這些行業(yè)乃至全國(guó)“節(jié)能減排”工作的“重中之重”。數(shù)控勵(lì)磁調(diào)速技術(shù)在高壓大功率電機(jī)上的成功運(yùn)用，標(biāo)志著我國(guó)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(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也將產(chǎn)生良好的社會(huì)效益！ 二、電機(jī)制造與使用現(xiàn)狀 目前，我國(guó)工礦企業(yè)使用的電機(jī)大體分為三大類。 第一類為20世紀(jì)50年代制造、20世紀(jì)40年代水平的產(chǎn)品，如J、JO系列及相應(yīng)水平的產(chǎn)品，約占總量的10%。這些電機(jī)采用A級(jí)絕緣，體積大、效率低。20世紀(jì)50年代建設(shè)的工礦企業(yè)和20世紀(jì)60年代生產(chǎn)的各種主機(jī)，如風(fēng)機(jī)、水泵、車床等，均采用此類電機(jī)，經(jīng)多年改造，至今已為數(shù)不多。 第二類是20世紀(jì)60年代至70年代制造，20世紀(jì)50至60年代水平的產(chǎn)品，如J2、JO2系列及其相應(yīng)水平的產(chǎn)品，約占總量的50％左右。這些電機(jī)采用E級(jí)絕緣，體積大、效率低、啟動(dòng)性能差。 第三類是20世紀(jì)80年代制造，20世紀(jì)70年代末和20世紀(jì)80年代初的產(chǎn)品，如Y系列電機(jī)，占總量40%。這些電機(jī)采用B級(jí)絕緣，啟動(dòng)性能好、效率也較高。近幾年生產(chǎn)的各種主機(jī)大多與這類電機(jī)配套。 三、電機(jī)的節(jié)能改造修理 供電質(zhì)量、機(jī)械磨損、絕緣老化等諸多因素會(huì)造成電機(jī)的損壞。損壞的電機(jī)又受主體工藝設(shè)備及改造資金的制約不可能全部淘汰更新。這就需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行修理。在修理過(guò)程中，如何達(dá)到提高效率、節(jié)約能源的目的，我們采取了分類指導(dǎo)、區(qū)別對(duì)待的原則。具體做法如下。 1．J、JO系列的電機(jī)。逐步淘汰，根據(jù)實(shí)際負(fù)荷，選用相應(yīng)的Y系列電機(jī)替代。 2．J2、JO2系列的電機(jī)。由于其采用E級(jí)絕緣材料，厚度較大。在修理過(guò)程中，采用Y系列電機(jī)的B級(jí)絕緣材料，通過(guò)減少絕緣材料的厚度，在保證槽滿度的情況下，增加導(dǎo)線的截面積，通過(guò)降低定子銅耗提高電機(jī)效率。這樣改造的電機(jī)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(fù)載條件下，由于效率的提高，定子繞組的升溫相應(yīng)降低，延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。 3．JO2L鋁線電機(jī)。采用的方法是用B級(jí)絕緣代替原來(lái)的E級(jí)絕緣，用銅導(dǎo)線代替原來(lái)的鋁導(dǎo)線。由于銅和鋁的電阻率不同，銅導(dǎo)線的直徑大約是鋁導(dǎo)直徑的0.8倍左右，這樣即可達(dá)到原鋁導(dǎo)線電機(jī)的性能，槽滿率僅為原來(lái)的64%。為達(dá)到節(jié)能降耗的目的，在保持原有槽滿度的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加導(dǎo)線直徑和繞組的匝數(shù)，根據(jù)不同型號(hào)的電機(jī)采用不同的增加比例。這樣改造后的電機(jī)，既降低了定子的銅耗，又降低了定子的鐵耗?？商岣唠姍C(jī)效率5％以上，節(jié)能效果相當(dāng)明顯。 4．一些大電機(jī)。大型電機(jī)由于其造價(jià)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(guò)程中，根據(jù)大型電機(jī)的定子繞組一般為成型繞組、電機(jī)槽型為開口槽或半開口槽的特點(diǎn)，采用磁性槽泥或磁性槽楔的方法，通過(guò)降低鐵損的方法來(lái)達(dá)到節(jié)能改造的目的。這樣改造的電機(jī)，效率可提高1.5％左右。 四、經(jīng)濟(jì)效益 在電機(jī)修理過(guò)程中對(duì)電機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，在不增加大量資金的情況下，達(dá)到了修理、改造、節(jié)能的目的，經(jīng)濟(jì)效益顯著。我單位電機(jī)總?cè)萘繛?MW，已對(duì)其中3MW電機(jī)進(jìn)行了改造，年節(jié)約電量30萬(wàn)Kw&S226;h以上，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益10萬(wàn)多元。

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