電機系統節能：推進(jìn)電機節能的意義是什么？

電機是一種應用量大、使用范圍廣的高耗能動(dòng)力設備。據統計，我國電機耗電約占工業(yè)用電總量的60%～70%。實(shí)際應用中，我國電機的整體運行狀況，同國外相比差距很大，機組效率約為75%，比國外低10%左右；系統運行效率為30～40%，比國際先進(jìn)水平低20～30%。因此，我國的電機應用具有極大的節能潛力，推行電機節能勢在必行。

　　電機是一種應用量大、使用范圍廣的高耗能動(dòng)力設備。據統計，我國電機耗電約占工業(yè)用電總量的60%～70%。實(shí)際應用中，我國電機的整體運行狀況，同國外相比差距很大，機組效率約為75%，比國外低10%左右;系統運行效率為30～40%，比國際先進(jìn)水平低20～30%。因此，我國的電機應用具有極大的節能潛力，推行電機節能勢在必行。

　　一、目前電機能耗狀況

　　改革開(kāi)放20多年來(lái)，我國在能源利用上取得“GDP翻兩番，而能源消費僅翻一番”的成就。但是，與發(fā)達國家相比，我國電力能源利用效率仍然較低，尤其是工業(yè)用電設備電能消耗高，浪費情況較為嚴重。大量的工業(yè)設備如風(fēng)機、泵類(lèi)設備以及傳統的工業(yè)縫紉機、機械加工設備等，多采用交流電動(dòng)機恒速傳動(dòng)的方案運行，導致交流電動(dòng)機效率普遍較低。

　　風(fēng)機、泵類(lèi)設備也多采用調節風(fēng)門(mén)和閥門(mén)的辦法來(lái)調節流量，這種調節方法雖然簡(jiǎn)單易行，但它是以耗費大量能源為代價(jià);在工業(yè)縫紉機、機械加工設備中，往往采用離合器、摩擦片調節速度，造成大量的待機損耗和制動(dòng)能耗。

　　1.風(fēng)機、泵類(lèi)設備

　　在工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品加工制造業(yè)中，風(fēng)機設備主要用于鍋爐燃燒系統、烘干系統、冷卻系統、通風(fēng)系統等場(chǎng)合，根據生產(chǎn)需要對爐膛壓力、風(fēng)速、風(fēng)量、溫度等指標進(jìn)行控制和調節以適應工藝要求和運行工況。而最常用的控制手段則是調節風(fēng)門(mén)、擋板開(kāi)度的大小來(lái)調整受控對象。這樣，不論生產(chǎn)的需求大小，風(fēng)機都要全速運轉，不能隨運行工況的變化進(jìn)行相應的調節，白白浪費了大量的能量。在生產(chǎn)過(guò)程中，不僅控制精度受到限制，而且容易造成設備損耗，從而導致生產(chǎn)成本增加，設備使用壽命縮短，設備維護、維修費用居高不下。

　　泵類(lèi)設備在生產(chǎn)領(lǐng)域同樣有著(zhù)廣闊的應用空間，提水泵站、水池儲罐給排系統、工業(yè)水(油)循環(huán)系統、熱交換系統均使用離心泵、軸流泵、齒輪泵、柱塞泵等設備。根據不同的生產(chǎn)需求往往采用調整閥、回流閥、截止閥等節流設備進(jìn)行流量、壓力、水位等信號的控制。這樣，不僅造成大量的能源浪費，管路、閥門(mén)等密封性能的破壞;還加速了泵腔、閥體的磨損和汽蝕，嚴重時(shí)損壞設備、影響生產(chǎn)、危及產(chǎn)品質(zhì)量。

　　2.工業(yè)縫紉機、機械加工設備

　　傳統的工業(yè)縫紉機電機是一款交流離合器電機，效率僅為40～50%;電機在工作時(shí)，不論縫制布料厚薄，始終全功率輸出;在縫紉機待料待機時(shí)，電機通過(guò)離合器脫開(kāi)負載，繼續空載運行，造成極大的待機損耗。

　　在中低檔機械加工設備中往往采用摩擦片調節速度，利用摩擦片的摩擦作用降低電機轉速，從而達到調節速度的目的，不僅造成大量的制動(dòng)能耗，還加快了電機軸的磨損，降低電機使用壽命。

　　目前，我國在家電行業(yè)已逐步采用變頻調速控制技術(shù)以降低能耗，而工業(yè)控制領(lǐng)域中的許多速度調節方法還停留在傳統技術(shù)層面上。根據美國能源部的一項數據顯示，如果采用最新的高效率電機設備和一定的變頻調速裝置來(lái)替代舊的電機設備，工業(yè)用戶(hù)至少能在現有基礎上節省電能18%以上。

　　目前，許多國家均已指定流量壓力控制必須采用變頻調速裝置取代傳統方式，我國也在積極鼓勵工業(yè)企業(yè)采用高效、節能的電動(dòng)機、鍋爐、窯爐、風(fēng)機、泵類(lèi)等設備。

　　二、以電子信息技術(shù)改造傳統產(chǎn)業(yè)，達到節能降耗目的

　　隨著(zhù)電子技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展，電子信息技術(shù)在產(chǎn)品中的應用日趨成熟，傳統的電機技術(shù)與電子信息技術(shù)相結合，產(chǎn)生了“機電一體化”產(chǎn)品。“機電一體化”又稱(chēng)“機械電子學(xué)”，是在機構的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)了電子技術(shù)，并將機械裝置、電子設備以及軟件等有機地結合起來(lái)構成的系統的總稱(chēng)。“機電一體化”電機與傳統電機有著(zhù)質(zhì)的區別，“機電一體化”電機包含了控制部分既控制器及嵌入式軟件和驅動(dòng)部分既電機，它是利用嵌入式軟件實(shí)現對系統的智能化模糊控制。這種智能化模糊控制不僅能有效提高系統的運行精度，而且可以根據系統負載變化實(shí)時(shí)調整電機輸出轉速、輸出功率，充分達到節能降耗的目的。下面舉兩個(gè)例子來(lái)說(shuō)明“機電一體化”電機的使用效果：

　　1.高效節能伺服控制電機在工業(yè)縫紉機領(lǐng)域的應用

　　前面提到傳統的工業(yè)縫紉機電機是一款交流離合器電機，效率僅為40～50%;電機在工作時(shí)，不論縫制布料厚薄，始終全功率輸出;在縫紉機待料待機時(shí)，電機通過(guò)離合器脫開(kāi)負載，繼續空載運行，造成極大的待機損耗。而高效節能伺服控制電機采用直流無(wú)刷電機作為驅動(dòng)元件，效率達到70～80%;伺服控制系統內含嵌入式軟件，系統隨時(shí)檢測縫制布料的厚薄，將信息實(shí)時(shí)傳遞給嵌入式軟件，通過(guò)軟件調節電機的輸出轉速和輸出功率，始終使電機工作在最合理、最節能狀態(tài);在縫紉機待料待機時(shí)，系統停止工作，沒(méi)有待機損耗。通過(guò)高效節能伺服控制電機替代交流離合器電機在工業(yè)縫紉機領(lǐng)域推廣應用，可在該領(lǐng)域節能50～60%，每臺縫紉機可節電576千瓦時(shí)/年，據縫紉機行業(yè)協(xié)會(huì )估算，全國現在生產(chǎn)使用的工業(yè)縫紉機至少200萬(wàn)臺，那么隨著(zhù)高效節能伺服控制電機的替代使用，可為社會(huì )節電11.52億千瓦時(shí)/年。

　　高效節能伺服控制電機不僅可以在縫紉機行業(yè)推廣應用，也可以在工業(yè)集塵設備、機械加工設備中替代傳統的交流電機，其節電效果普遍達到30%以上。

　　2.變頻調速電機在風(fēng)機、泵類(lèi)設備中的應用

　　風(fēng)機、泵類(lèi)設備年耗電量占全國電力消耗的1/4，大量的電能由于交流電動(dòng)機只能恒速輸出、無(wú)法根據工況變化自行調節而浪費。變頻調速技術(shù)是20世紀80年代末興起的一種新型電力傳動(dòng)調速技術(shù)，它以體積小、重量輕、轉矩大、精度高、功能強，可靠性高，操作簡(jiǎn)便，便于通信等功能優(yōu)于以往的傳統調速方式(如變極調速、調壓調速、滑差調速等)。變頻調速運行，是根據負載轉速的變化要求，改變供電電流的頻率，并配合電壓的調節，以獲得合理的電機運行工況。在不同的轉速情況下，均保持較高的運行效率。變頻控制技術(shù)的應用，不僅降低了電能消耗，同時(shí)能改善啟動(dòng)性能，保護電動(dòng)機及負載設備免受瞬時(shí)啟動(dòng)的沖擊，延長(cháng)其工作壽命，還提高電動(dòng)機及負載設備的工作精確度。

　　風(fēng)機、泵類(lèi)等設備采用變頻調速技術(shù)實(shí)現節能運行是我國節能的一項重點(diǎn)推廣技術(shù)，受到國家政府的普遍重視，《中華人民共和國節約能源法》把它列為通用技術(shù)加以推廣。實(shí)踐證明，變頻電機用于風(fēng)機、泵類(lèi)設備驅動(dòng)控制場(chǎng)合取得了顯著(zhù)的節電效果，普遍節電達到30%～50%。

　　三、電機節能的遠景目標和發(fā)展方向

　　隨著(zhù)電子信息技術(shù)的發(fā)展，電機節能的前景十分看好。據國家能源部的初步估算：如果全面啟動(dòng)電機節能工程，推廣變頻調速、永磁調速等先進(jìn)電機調速技術(shù)，改善風(fēng)機、泵類(lèi)電機系統調節方式，逐步淘汰閘板、閥門(mén)等機械節流調節方式，全國的用電量將下降15～20%而GDP保持不變。

　　通過(guò)研發(fā)高效節能的變頻調速技術(shù)，在工業(yè)、交通、辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域推廣使用，將電機的平均能耗下降20～30%，這是電機行業(yè)“十一五”期間的節能目標。

瑞澤能源是一家專(zhuān)注節能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的高新技術(shù)企業(yè)，擁有自主知識產(chǎn)權的“5S”流體輸送系統高效節能技術(shù)、電能質(zhì)量?jì)?yōu)化節電技術(shù)、循環(huán)水零排放技術(shù)，在水泵節能、風(fēng)機節能、空壓機系統節能、供水系統節能、循環(huán)水系統節能、中央空調系統節能、電機系統節能、配電系統節能和循環(huán)水水處理等領(lǐng)域得到廣泛應用，公司依托三元流技術(shù)設計的三元流葉輪，用于水泵、風(fēng)機、離心式空壓機的節能改造，技術(shù)應用可靠，業(yè)績(jì)優(yōu)良。