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斯百特:为我国工业电机节电提供最佳降耗节能

2020-07-16 10:02 来源: 网络
  一、电机系统及其节能潜力

  美国能源局顾问、工学博士、电机学专家-刘诗圣与清华电机系合作研发电机能源解决方案,电机系统节能无疑是我国企业建立节约型企业、发展循环经济的一项艰巨而浩大的技术革命和系统工程,探讨我国电机系统节能的思路与措施,将对企业建立节约型企业、发展循环经济这场技术革命起到推动和促进作用。

  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2006年7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1/4~1/3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,不同工况、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。



  二、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”,SAVEⅡ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%。

  按行业分类,欧盟各行业消耗电能的比例为:化工20%,造纸和印刷13%,钢铁12%,机械和金属10%,食品和烟草9%,非金属矿8%,其他行业为28%。各行业电机和其他用电设备消耗电能的情况见图1。

  中国是个发展中国家,相对欧美发达国家,中国工业发展比中国第三产业和占人口60%~70%的农村要快很多。因此,工业用电动机消耗的电能的比例应比发达国家和地区更高(估计占总发电量的40%以上),且工业各不同行业的结构和总量比例也与发达国家和地区不同。上述数据仅供参考。1.3我国的现状和国家推动电机系统节能的主要内容据中国电监会2008年4月公布的数据,截至到2007年底,中国发电机总装机容量为7.13亿kW,中国电动机的装机容量按保守估算应在10亿kW以上。这是因为: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电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1:2.5~4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于发电机一定时间,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间约为1500~2000h,电动机总装机容量应为11~15亿kW之间。如果70%用于电动机,则其装机容量为12.8~17kW之间。因此,目前国内各种文献中将中国电动机现有装机容量认为是4.2亿kW是远远不止的。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1%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%,比超高效电机效率低5%;风机、泵、压缩机产品效率比国外水平低3~5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”国家十大重点节能工程,电动机系统节能工程是其中,

  重点改造领域为:电力、冶金、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和措施来看,主要针对的是工业领域,工业领域的节能潜力大,但由于涉及到各行业,各种复杂多样的工况,不同的负载特性,千差万别的工艺过程,各种各样的电机系统,因此,电机系统节能是一个极其复杂的系统工程。电机系统节能虽然复杂,但也可将其分为电机产品本体节能,被拖动设备及传动系统节能,管网系统的节能,以及系统内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。

  三、电机系统节能及分析方法

  3.1电机系统节能

  电机系统节能通常是指从电机起动开关开始直至拖动的装置产出产品(流体)能量的终消耗。它包括电机起动开关、供电馈线,电机速度控制装置,电动机、联轴器(或其他联结方式如齿轮联结、皮带联结、蜗轮蜗杆联结等)、拖动装置(泵、风机或压缩机等)、拖动装置产出的产品(一般为液体和气态流体)、输送管线、终端负载,如图3所示。

  所以,电机系统节能是指整个系统效率的提高,它不仅追求电机本体效率和拖动装置效率的优化,而且要求系统各单元与系统整体效率的优化。

  3.2电机系统节能评估

  电机系统节能评估是指对现有的电机系统电能利用状况进行评定的一种方法。评估目的在于了解该系统目前的电能利用情况,存在的问题以及环节改进措施,并对改进措施进行经济性分析。

  3.3电机系统节能评估分析方法

  电机系统节能评估通常采用现场调查和现场测试相结合的方法进行,为此,首先要熟悉所评估的体系和体系的划分,如画出示意图,标上必要的参数、工艺流向,获得文字资料的说明或记录资料,如设备的参数和工艺要求,目前运行状况的记录数据。进一步需要了解所评估的系统存在什么问题,是否进行处理?效果如何?通过现场的调查,制定详细的测试方案,方案中应列出测试目的、要求、所需仪器仪表、测点的布置,同时把存在的疑问列入测试方案,以便在测试过程中得到求证。测试结束后,分析测试数据及计算结果,归纳测试中发现的现象,常常需要参考泵或风机的特性曲线图,分析出设备处在什么状态下运行,是什么原因造成的。如果工艺不能改变,设备的状态处在不经济运行下就应采取措施,如选高效的设备,包括电机、电机和设备与工艺要匹配,减少系统的阻力和不必要的能耗,安装节能节电装置,加强管理,制定更合理操作顺序规程,当需要对设备进行较大的改造并且需要较大的资金投入时,应考虑投入产出的投资回报,因此,还应进行全寿命成本分析法。

  四、斯百特电机节电系统

  斯百特电机节电系统是随着电力电子,微电脑和控制技术的迅猛发展而发展起来的一种新型交流无级调速驱动系统,主要由开关磁阻电动机,功率变换器,控制器及位置和电流检测器组成。运行需要在实时检测的反馈量一般为转子位置、转速和电流等,然后根据控制目标综合这些信息,给出控制指令,实现运行控制和保护等功能。转子位置检测环节是

  重要组成部分,检测到的转子位置信号是各相开关器件进行正确逻辑切换的根据,也为速度控制环节提供速度反馈信号,该系统具有许多显著的优点。

  斯百特节能及分析方法:

  (1)电机结构简单、坚固、制造工业简单、可工作于极高速,工作可靠,能适用于各种恶劣环境甚至强振动环境。

  (2)损耗主要产生于定子,易于冷却,可允许有较高温升,从而能以小的体积取得较大的输出功率。

  (3)转矩方向与电流方向无关,可较大限度简化功率变换器,其可靠性高,系统成本低。

  (4)起动转矩大,大于额定转矩2~3倍,起动电流小(≤30%额定电流),低速性能好。

  (5)在宽广的转速和功率范围内具有高效率;

  (6)调速范围广,调速比大于20:1,调速平滑无级。

  (7)在制动和电动运行时,同样具有优良的转矩输出能力和工作特性。因此,适用于频繁起动或频繁正反转运行场合,转换频率可达到1000次/h。

  (8)负载特性好,稳定精度高,在负载大小变化时,转速可保持不变。这些优点使得开关磁阻电机在家用电器、工业领域、伺服与调速系统、牵引电机、高转速电机方面得到了一定的应用。

  以上就是小编为您带来的“斯百特:为我国工业电机节电提供最佳降耗节能解决方案”全部内容,更多节电资讯敬请关注智联能效

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