電機系統(tǒng)能效提升措施及手段課件

1、電機系統(tǒng)能效提升措施及手段提綱我國電機能效基本情況電機系統(tǒng)節(jié)能相關(guān)政策電機系統(tǒng)能效提升技術(shù)123電機的分類按功率劃分1功率0.75kW以下一般為單相供電，用于家電功率4000kW高精密機械或控制裝置功率0.753550kW中小型電機微特電機分馬力電機大型電機電動機電能轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動風(fēng)機、水泵、壓縮機、機床、磨機、軋機、攪拌機等等我國電機發(fā)展歷史簡介第一代（50-60）我國交流低壓異步電機發(fā)展歷史第四代（2000）第五代（2010）第二代（80）第三代（90）1第一代（1965）我國交流高壓異步電機發(fā)展歷史第三代（2010）未來發(fā)展第二代（1986）2我國電機發(fā)展歷史簡介電機系統(tǒng)能效現(xiàn)狀1電

2、機系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于冶金、石化、化工、煤炭、建材、公用設(shè)施、家用電器等多個行業(yè)和領(lǐng)域據(jù)統(tǒng)計測算,2011年我國電機保有量約17億千瓦，總耗電量約3萬億kWh，占全社會總用電量的64%，其中工業(yè)領(lǐng)域電機總用電量為2.6萬億kWh，占工業(yè)用電的75%控制裝置電機及系統(tǒng)其他電機驅(qū)動系統(tǒng)電機水泵風(fēng)機空壓機起重傳輸機床負載工業(yè)用電機系統(tǒng)-絕對用電耗能大戶！電機系統(tǒng)能效現(xiàn)狀1按照GB18613-2012標準，我國目前生產(chǎn)和在用電機多為低于標準規(guī)定的3級能效，平均效率87%發(fā)達國家推行的高效電機效率已達91%以上美國超高效電機效率高達93%系統(tǒng)運行效率比我國高1020%高效電機市場占有率1電機系統(tǒng)能效提升的意義

3、1整體提升電機系統(tǒng)效率5-8%，年可實現(xiàn)節(jié)電1300-2300億度，相當于2-3個三峽電站的發(fā)電量提綱我國電機能效基本情況電機系統(tǒng)節(jié)能相關(guān)政策電機系統(tǒng)能效提升技術(shù)123電機能效標準及相關(guān)政策2 高耗能產(chǎn)品淘汰制度 節(jié)能節(jié)水專用設(shè)備企業(yè)所得稅優(yōu)惠 節(jié)能產(chǎn)品認證和節(jié)能產(chǎn)品政府采購目錄 電動機能效標識 固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能評估和審查 三相異步電動機產(chǎn)品質(zhì)量國家監(jiān)督抽查 電動機惠民工程 合同能源管理電機能效標準及相關(guān)政策2執(zhí)行電機能效提升計劃2本次推出的電機能效提升計劃中將淘汰低效電機作為重點工作之一，計劃從生產(chǎn)和使用環(huán)節(jié)進行限制，雙管齊下，確保電機本體效率的提升：淘汰低效電機 產(chǎn)能淘汰在用低效電機T

4、ext in here鼓勵生產(chǎn)高效電機 鼓勵進行再制造鼓勵高效電機替換生產(chǎn)環(huán)節(jié)使用環(huán)節(jié)禁止生產(chǎn)、銷售、采購低效電機鼓勵通過再制造進行優(yōu)化匹配，設(shè)計和生產(chǎn)與拖動負載匹配的高效電機、設(shè)計和生產(chǎn)高效機組、設(shè)計和生產(chǎn)高效電機系統(tǒng)鼓勵生產(chǎn)高效電機 ，主要是列入國家節(jié)能產(chǎn)品惠民工程，國家予以財政補貼的三類高效電機我國在用電機存量約為17億千瓦，基本上是低效電機GB 18613能效標準的演變GB18613-2012內(nèi)容：能效等級、能效限定值、目標能效限定值、節(jié)能 評價值。 范圍：0.75-375kW 試驗方法：測量輸 入和輸出功率的損 耗分析法。GB-18613-2006內(nèi)容 ：能效等級、 能效限定值、目標

5、能效限定值、節(jié)能評價 值、功率因數(shù)。范圍：3、2級0.55-315kW; 1級3kW-315kW。試驗方法：損耗分 析法，雜散損耗0.5%GB 18613-2002內(nèi)容：能效限定值、節(jié)能評價值、功率因 數(shù)。范圍：0.55-315kW試驗方法：限定值 用損耗分析法，雜散 損耗0.5%；節(jié)能評價 值實測法(112B)電機能效標準概況2GB18613-2012能效標準中既有強制性的指標，又有推薦性指標，所以我國的能效標準屬于條款強制性標準生產(chǎn)企業(yè)不得生產(chǎn)屬于GB18613-2012范圍內(nèi)效率低于3級能效標準電機電機能效標準適用電機的范圍2 2電機能效標準適用電機的范圍產(chǎn)品類型代號規(guī)格代號補充代號特殊

6、環(huán)境代號我國對電機型號的標識有統(tǒng)一的標準規(guī)定，通過電機型號可以了解到電機的基本信息，如系列、功率、極數(shù)等，電機型號標識主要由以下內(nèi)容組成2電機能效標準電機型號標識方式Y(jié)異步電動機戶外化工防腐、等級1132中心高、短機座、4極132S-4WF1例：2電機能效標準電機型號標識方式2電機能效標準我國常見電機型號電機能效標準目前生產(chǎn)的低效電機2目前國內(nèi)主要生產(chǎn)的低效電機(效率低于GB18613-2013標準3級能效）：2目前國內(nèi)主要生產(chǎn)的低效電機：目前我國很多生產(chǎn)企業(yè)基于上述產(chǎn)品進行改進設(shè)計、自行命名或獨立開發(fā)的一些產(chǎn)品未一一列出，但只要該類產(chǎn)品適用于GB18613-2012的產(chǎn)品范圍，且的效率達不到

7、GB 18613-2012標準3級能效水平，都屬于禁止生產(chǎn)、銷售和使用范圍。電機能效標準目前生產(chǎn)的低效電機2淘汰電機的依據(jù)國家工信部于2009年12月4日頒布了高耗能落后機電設(shè)備（產(chǎn)品）淘汰目錄（第一批）（工節(jié)2009第67號），將低壓電機中的J、JO、JO2等及其派生系列產(chǎn)品予以明令淘汰國家工信部于2012年4月6日頒布了高耗能落后機電設(shè)備（產(chǎn)品）淘汰目錄（第二批）（公告2012年第14號），將低壓電機中的Y系列產(chǎn)品予以明令淘汰GrowthStartJump2013年底前 第一批（JO2、JO3等系列）淘汰目錄 第二批（1993年（含）前生產(chǎn)Y系列）淘汰目錄 第二批（2003年（含）前生產(chǎn)Y

8、系列）淘汰目錄 擬定第三批（2003年（含）前生產(chǎn)Y2、Y3系列）淘汰目錄 企業(yè)自行命名的低效電機 第二批（1998年（含）前生產(chǎn)Y系列）淘汰目錄2014年底前2015年底前2淘汰低效電機路線圖節(jié)能產(chǎn)品惠民工程：力促推廣2011年高效電機推廣任務(wù)為3177萬千瓦國家預(yù)計補貼20億元使高效電機市場份額從不足3%提高到25% 節(jié)能產(chǎn)品惠民工程高效電機推廣實施細則（財建2010232號）關(guān)于做好2011年高效電機推廣工作的通知（財建201162號）節(jié)能產(chǎn)品惠民工程2節(jié)能產(chǎn)品惠民工程：實施情況財政部、發(fā)改委、工信部關(guān)于簡化節(jié)能家電、高效電機補貼兌付信息管理及加強高效節(jié)能工業(yè)產(chǎn)品組織實施等工作的通知（財

9、建20138號）節(jié)能產(chǎn)品惠民工程2電機能效提升計劃2計劃中鼓勵生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)高效電機。該高效電機是指列入國家節(jié)能產(chǎn)品惠民工程，國家予以財政補貼的三類電機：符合GB 18613-2012中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級適用范圍（1000V以下、50Hz、功率范圍在0.75kW375kW、極數(shù)范圍2極、4極、6極、單速、封閉自扇冷式、通用設(shè)計型、連續(xù)工作制）的一般用途或防爆用途的低壓交流三相鼠籠型異步電動機，設(shè)計和制造效率高于或等于2級水平額定功率：355千瓦（含）25000千瓦（含）額定電壓：6000伏或10000伏的高壓三相異步電動機極數(shù)：2、4、6、8、10、12極效率指標：電機效率保

10、證值不低于規(guī)定指標（見節(jié)能產(chǎn)品惠民工程高效電機推廣實施細則及相關(guān)文件的附件1、附件2）額定功率:0.55千瓦（含）315千瓦（含）額定電壓:690伏及以下的稀土永磁三相同步電動機2、4、6極自啟動永磁同步電動機在額定點的效率應(yīng)高于或等于GB18613標準規(guī)定的2極效率保證值8極及以上自啟動永磁電機在額定點的效率應(yīng)大于或等于同功率6極電機的效率高效電機低壓高效三相異步電機高壓高效三相異步電機稀土永磁高效同步電機提綱我國電機能效基本情況電機系統(tǒng)節(jié)能相關(guān)政策電機系統(tǒng)能效提升技術(shù)123電機系統(tǒng)能效提升的基本概念電機系統(tǒng)通過電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能，再通過被拖動裝置（如風(fēng)機，水泵，壓縮機，傳送帶等）做功

11、，實現(xiàn)各種所需的功能電機系統(tǒng)包括電動機，被拖動裝置，傳動系統(tǒng)，控制（調(diào)速）系統(tǒng)以及管網(wǎng)負荷等。電機系統(tǒng)能效提升首先滿足負載要求功能的前提下，設(shè)計、制造和選用合適的部件，使它們合理匹配，以使系統(tǒng)綜合節(jié)能效果和性價比達到最佳或較佳，單一環(huán)節(jié)的效率提高效果并不理想1電機系統(tǒng)節(jié)能改造存在的問題2工業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能潛力最大，但由于涉及到各行業(yè)，各種復(fù)雜多樣的工況，不同的負載特性，千差萬別的工藝過程，各種各樣的電機系統(tǒng)，因此，電機系統(tǒng)節(jié)能工程是一個綜合考慮電動機本體、拖動設(shè)備、控制電動機的裝置、管網(wǎng)系統(tǒng)以及各子系統(tǒng)、部件間最佳或較佳匹配等多種因素的復(fù)雜的系統(tǒng)節(jié)能工程對電機系統(tǒng)節(jié)能還存在不少誤區(qū)，而且還存在許多

12、困難，一定程度上限制了電機系統(tǒng)節(jié)能工程的開展，使得電機系統(tǒng)節(jié)能工程實施相比其他節(jié)能工程的進展十分緩慢電機系統(tǒng)能效提升的主要措施推廣高效電機、淘汰低效電機 電機本體存量調(diào)整與增量提升相結(jié)合鼓勵電機高效再制造 淘汰低效電機與電機高效再制造相結(jié)合系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)，實施系統(tǒng)節(jié)能改造 技術(shù)研發(fā)與推廣示范相結(jié)合推廣合同能源管理項目實施 傳統(tǒng)技改方式與創(chuàng)新項目實施模式相結(jié)合3電機系統(tǒng)節(jié)能技術(shù) 電機系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)面臨很多挑戰(zhàn)，急需開展以下工作：深入開展電機及其系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究：研發(fā)高效節(jié)能電機；高效風(fēng)機、泵、壓縮機系統(tǒng)；高效傳動系統(tǒng)；電機系統(tǒng)的合理匹配；電機系統(tǒng)節(jié)能的系統(tǒng)集成方案，系統(tǒng)集成產(chǎn)品等。制訂

13、電機系統(tǒng)節(jié)能相關(guān)導(dǎo)則、標準：系統(tǒng)節(jié)能改造導(dǎo)則、專用領(lǐng)域的電機系統(tǒng)節(jié)能檢測、評價標準等。建立電機系統(tǒng)節(jié)能認證機構(gòu)：市場準入認證、節(jié)能產(chǎn)品認證、各類高效電機系統(tǒng)節(jié)能認證。3電機系統(tǒng)節(jié)能匹配技術(shù)3高效電機置換系統(tǒng)匹配變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)應(yīng)用范圍廣節(jié)電率1050%適合流量調(diào)節(jié)范圍大、頻率高的場合解決大馬拉小車解決重載大慣量起動效果直觀適用于長期穩(wěn)定運行負載電機使用密度大關(guān)聯(lián)度高產(chǎn)能上下游互相影響變極變速節(jié)能技術(shù)推廣應(yīng)用高壓電機改造流量調(diào)節(jié)定量的風(fēng)機開關(guān)磁阻電機系統(tǒng)運行優(yōu)化控制相控調(diào)壓負荷率變化功率因數(shù)低伺服電機系統(tǒng)無滑環(huán)繞線電機多功率電機電機系統(tǒng)節(jié)能匹配技術(shù)3通過研究，提出根據(jù)電機負載特性、多種不同工況進

14、行詳細劃分，提出相應(yīng)匹配節(jié)能技術(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)能源最優(yōu)利用率，主要節(jié)能匹配技術(shù)有： 1、高效電機匹配節(jié)能技術(shù)適用于負載率較高（50%以上）、年運行時間較長的恒轉(zhuǎn)矩負載，運行效率平均提高3%5%以11kW、4極電機為例，Y系列（低于3級能效）電機效率為88%，YE3（2級能效)電機效率為91%，年運行時間為4000h，負荷率為0.75，可得采用高效率電機每年的電能節(jié)約為：按每度電費0.75元計，一年可節(jié)約電費925.5元。按Y系列電機銷售價2020元、YE3銷售價3750元計，差價1730元，回收期1.4年。電機系統(tǒng)節(jié)能匹配技術(shù)32、永磁同步電動機匹配節(jié)能技術(shù)適用負荷變化較頻繁、經(jīng)常運行于空載、輕載

15、狀態(tài)的負載，在車床、沖床、化纖、紡織、拉絲類設(shè)備上應(yīng)用，有較好節(jié)能效果，平均節(jié)電率高達10以上案例：在化纖工業(yè)生產(chǎn)中，聚酯切片干燥設(shè)備（轉(zhuǎn)鼓設(shè)備），配套電機為三相異步電動機，型號為Y132S-4（5.5kW），干燥設(shè)備的加工過程為：加料之后，電機轉(zhuǎn)矩通過減速機傳遞給轉(zhuǎn)鼓，帶動轉(zhuǎn)鼓以3.5轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速運行，其運行周期約為14個小時。為了使轉(zhuǎn)鼓順利起動，常按轉(zhuǎn)鼓最大負荷來選配電動機，因此正常運行時負荷率在30%左右，轉(zhuǎn)鼓配套電機能力過剩很大。因此，將轉(zhuǎn)鼓配套的異步電動機替換為高起動轉(zhuǎn)矩永磁同步電動機。電機系統(tǒng)節(jié)能匹配技術(shù)33、變極調(diào)速節(jié)能技術(shù) 這種調(diào)速方法是用改變定子繞組的接線方式來改變籠型電動

16、機定子極對數(shù)達到調(diào)速目的。電機的同步轉(zhuǎn)速：n=60f/p常規(guī)電機轉(zhuǎn)速為28002900rpm，則同步轉(zhuǎn)速為3000rpm，為兩極、p=1若n=1400多轉(zhuǎn)，則其同步轉(zhuǎn)速是1500rpm，則電機有4個極若n=900多轉(zhuǎn)，則其同步轉(zhuǎn)速是1000rpm，則電機有6極電機系統(tǒng)節(jié)能匹配技術(shù)3 優(yōu)點：具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性良好； 無轉(zhuǎn)差損耗，效率高； 接線簡單、控制方便、價格低； 可以與調(diào)壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器配合使用，獲得較高效率的平滑調(diào)速特性。 缺點：只能用于籠式異步電機；有級調(diào)速，級差較大，不能獲得平滑調(diào)速；一般只能兩速調(diào)節(jié)。 主要用于高壓電機系統(tǒng)改造，適用于需要定量調(diào)節(jié)、但不需要頻繁調(diào)節(jié)流量的

17、場所，如某些風(fēng)機、水泵類負載，由于環(huán)境條件（如季節(jié)、溫度等）發(fā)生變化要求對流量進行調(diào)節(jié)，其調(diào)速精度要求不高。其綜合節(jié)電率可達到1030%。 針對水泵、風(fēng)機等需要定量調(diào)節(jié)流量的場所，將單速高壓電機再制造成變極雙速高壓電機，比采用高壓變頻器調(diào)速具有投資少、成本低、節(jié)能效果好、對電網(wǎng)無污染、不受場地限制等優(yōu)點電機系統(tǒng)節(jié)能匹配技術(shù)3案例：高壓單速電機改造成變極雙速電機YSKL1250-16 3800kW/ 6kV發(fā)電廠循泵電機改為16/18P雙速電機電機輸出功率減少30%，年節(jié)電237萬度電機系統(tǒng)節(jié)能匹配技術(shù)34、電機減容或增容增效改造按實際運行工況、容量需求，重新設(shè)計制造，減小或增加電動機容量， 使

18、之按需輸出，達到節(jié)能目的；對于連續(xù)運行、負荷基本恒定、不調(diào)速、不頻繁啟動情況下，綜合節(jié)電率可達15左右。 案例：一臺額定功率為3500千瓦的6千伏電機，因產(chǎn)量增加要增加電機功率，現(xiàn)對該電機進行增容改造，在原定子槽內(nèi)嵌入重新設(shè)計的線圈，采用減薄絕緣結(jié)構(gòu)和真空浸漆工藝，可使電機的額定功率提高到4000-4200千瓦。如果新購一臺4000千瓦電機，需投資約80萬元，而本方案只需投資20多萬元。電機系統(tǒng)節(jié)能匹配技術(shù)35、風(fēng)機、水泵專用電機匹配節(jié)能技術(shù)適用于風(fēng)機、水泵等負載場合，解決因二次選型增容、電機功率等級限制等造成的機組效率較低、“大馬拉小車”狀況。 對類似設(shè)備采用專用高效電機替換加上機組流量調(diào)節(jié)

19、、提升系統(tǒng)運行效率具有示范指導(dǎo)作用電機系統(tǒng)節(jié)能匹配技術(shù)36、無刷雙饋調(diào)速異步電動機技術(shù) 無刷雙饋電機是近年來發(fā)展起來的一種由兩套不同極對數(shù)的定子繞組和一套繞線轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成的新型交流感應(yīng)電機。經(jīng)過特殊設(shè)計的繞線轉(zhuǎn)子，使得兩套定子繞組產(chǎn)生不同極對數(shù)的旋轉(zhuǎn)磁場間接相互作用，并能對其相互作用進行控制來實現(xiàn)能量傳遞。其中一套定子繞組接固定工頻電源，稱為功率繞組，另一套定子繞組接變頻驅(qū)動控制器，稱為控制繞組。 它的主要特點是用1/3或1/2的功率取代全功率的高壓變頻，用于有速度變化要求但調(diào)速范圍較?。ú怀^30%）的場所，比使用高壓變頻還節(jié)能3%以上，并且維護簡單，體積小，節(jié)能效果好，比安裝高壓變頻還多節(jié)

20、能3%以上電機系統(tǒng)節(jié)能匹配技術(shù)37、變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)可用于高壓、低壓電機系統(tǒng)改造。通過改變交流異步電動機的供電電源頻率，對電動機進行調(diào)速。主要適用于負荷變化較大、需頻繁調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的場所，對于轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速二次方變化的風(fēng)機、水泵負載，有較好的節(jié)能效果，綜合節(jié)電率可達到1050%8、調(diào)壓節(jié)能技術(shù)可用于高壓、低壓電機系統(tǒng)改造，通過檢測電動機的電壓與電流相位差，并實時調(diào)節(jié)電壓，使電機輸出功率與實時負載精確匹配，以有效降低電機的損耗；主要適用于負荷率較低、功率因數(shù)較低、負載變化較大且速度恒定的場所，如機床、輸送帶等，綜合節(jié)電率可達到2 5%。9、功率因數(shù)補償技術(shù)適用于負荷功率因數(shù)低、負載功率變化大，變化速度快

21、、有諧波源且諧波污染大的電機集群，如鋼廠、化工廠、機械加工廠等。綜合節(jié)電率為4%左右。電機與拖動設(shè)備的高效匹配技術(shù)4高效水泵、風(fēng)機、壓縮機機組及其他高效機械裝備 不僅要求電機及其所拖動的設(shè)備各自本體高效，還要求組合在一起的機組高效，這就要求各自的負載區(qū)和高效區(qū)能合理匹配直驅(qū)式泵機組和直驅(qū)式壓縮機機組 直驅(qū)式機組取消了電機與水泵、壓縮機之間的聯(lián)軸器或皮帶輪，同時可取消泵葉輪轉(zhuǎn)子軸承和壓縮機電機轉(zhuǎn)子軸承，降低機械損耗。在高效葉輪和高效螺桿線型的基礎(chǔ)上，匹配電機的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，從性能和結(jié)構(gòu)上做到真正的一體化設(shè)計。由于直驅(qū)式機組結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，而且成本低、運行效率高。電機高效再制造將低效

22、電機通過重新設(shè)計、更換零部件等方法再制造成高效率電機或適用于特定負載和工況的系統(tǒng)節(jié)能電機(如變極電機、變頻電機、永磁電機等)5與新制造電機相比價格低20%以上上海市補貼后部分規(guī)格比新電機價格還低電機的高效再制造結(jié)合了負載設(shè)備系統(tǒng)功率匹配和能效提升比直接采用高效電機節(jié)能效果更好電機更新存在進口電機或舊電機安裝尺寸與國內(nèi)標準不同而更換困難再制造保留原安裝尺寸再制造電機優(yōu)勢解決特殊安裝價格更為低廉節(jié)能效果更好通過“以舊換新”，可以采用前述各種系統(tǒng)節(jié)能匹配技術(shù)，實施電機系統(tǒng)的高效再制造。電機高效再制造5系統(tǒng)節(jié)能測試工具電能平衡測試1電能平衡是企業(yè)實現(xiàn)科學(xué)管理、合理使用電能的極其重要的基礎(chǔ)工作，是企業(yè)用電方面的系統(tǒng)工程。電能平衡從電業(yè)計