电机系统能效提升措施及手段课件

1、电机系统能效提升措施及手段提纲我国电机能效基本情况电机系统节能相关政策电机系统能效提升技术123电机的分类按功率划分1功率0.75kW以下一般为单相供电，用于家电功率4000kW高精密机械或控制装置功率0.753550kW中小型电机微特电机分马力电机大型电机电动机电能转化为机械能，驱动风机、水泵、压缩机、机床、磨机、轧机、搅拌机等等我国电机发展历史简介第一代（50-60）我国交流低压异步电机发展历史第四代（2000）第五代（2010）第二代（80）第三代（90）1第一代（1965）我国交流高压异步电机发展历史第三代（2010）未来发展第二代（1986）2我国电机发展历史简介电机系统能效现状1电

2、机系统广泛应用于冶金、石化、化工、煤炭、建材、公用设施、家用电器等多个行业和领域据统计测算,2011年我国电机保有量约17亿千瓦，总耗电量约3万亿kWh，占全社会总用电量的64%，其中工业领域电机总用电量为2.6万亿kWh，占工业用电的75%控制装置电机及系统其他电机驱动系统电机水泵风机空压机起重传输机床负载工业用电机系统-绝对用电耗能大户！电机系统能效现状1按照GB18613-2012标准，我国目前生产和在用电机多为低于标准规定的3级能效，平均效率87%发达国家推行的高效电机效率已达91%以上美国超高效电机效率高达93%系统运行效率比我国高1020%高效电机市场占有率1电机系统能效提升的意义

3、1整体提升电机系统效率5-8%，年可实现节电1300-2300亿度，相当于2-3个三峡电站的发电量提纲我国电机能效基本情况电机系统节能相关政策电机系统能效提升技术123电机能效标准及相关政策2 高耗能产品淘汰制度 节能节水专用设备企业所得税优惠 节能产品认证和节能产品政府采购目录 电动机能效标识 固定资产投资项目节能评估和审查 三相异步电动机产品质量国家监督抽查 电动机惠民工程 合同能源管理电机能效标准及相关政策2执行电机能效提升计划2本次推出的电机能效提升计划中将淘汰低效电机作为重点工作之一，计划从生产和使用环节进行限制，双管齐下，确保电机本体效率的提升：淘汰低效电机 产能淘汰在用低效电机T

4、ext in here鼓励生产高效电机 鼓励进行再制造鼓励高效电机替换生产环节使用环节禁止生产、销售、采购低效电机鼓励通过再制造进行优化匹配，设计和生产与拖动负载匹配的高效电机、设计和生产高效机组、设计和生产高效电机系统鼓励生产高效电机 ，主要是列入国家节能产品惠民工程，国家予以财政补贴的三类高效电机我国在用电机存量约为17亿千瓦，基本上是低效电机GB 18613能效标准的演变GB18613-2012内容：能效等级、能效限定值、目标能效限定值、节能 评价值。 范围：0.75-375kW 试验方法：测量输 入和输出功率的损 耗分析法。GB-18613-2006内容 ：能效等级、 能效限定值、目标

5、能效限定值、节能评价 值、功率因数。范围：3、2级0.55-315kW; 1级3kW-315kW。试验方法：损耗分 析法，杂散损耗0.5%GB 18613-2002内容：能效限定值、节能评价值、功率因 数。范围：0.55-315kW试验方法：限定值 用损耗分析法，杂散 损耗0.5%；节能评价 值实测法(112B)电机能效标准概况2GB18613-2012能效标准中既有强制性的指标，又有推荐性指标，所以我国的能效标准属于条款强制性标准生产企业不得生产属于GB18613-2012范围内效率低于3级能效标准电机电机能效标准适用电机的范围2 2电机能效标准适用电机的范围产品类型代号规格代号补充代号特殊

6、环境代号我国对电机型号的标识有统一的标准规定，通过电机型号可以了解到电机的基本信息，如系列、功率、极数等，电机型号标识主要由以下内容组成2电机能效标准电机型号标识方式Y异步电动机户外化工防腐、等级1132中心高、短机座、4极132S-4WF1例：2电机能效标准电机型号标识方式2电机能效标准我国常见电机型号电机能效标准目前生产的低效电机2目前国内主要生产的低效电机(效率低于GB18613-2013标准3级能效）：2目前国内主要生产的低效电机：目前我国很多生产企业基于上述产品进行改进设计、自行命名或独立开发的一些产品未一一列出，但只要该类产品适用于GB18613-2012的产品范围，且的效率达不到

7、GB 18613-2012标准3级能效水平，都属于禁止生产、销售和使用范围。电机能效标准目前生产的低效电机2淘汰电机的依据国家工信部于2009年12月4日颁布了高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录（第一批）（工节2009第67号），将低压电机中的J、JO、JO2等及其派生系列产品予以明令淘汰国家工信部于2012年4月6日颁布了高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录（第二批）（公告2012年第14号），将低压电机中的Y系列产品予以明令淘汰GrowthStartJump2013年底前 第一批（JO2、JO3等系列）淘汰目录 第二批（1993年（含）前生产Y系列）淘汰目录 第二批（2003年（含）前生产Y

8、系列）淘汰目录 拟定第三批（2003年（含）前生产Y2、Y3系列）淘汰目录 企业自行命名的低效电机 第二批（1998年（含）前生产Y系列）淘汰目录2014年底前2015年底前2淘汰低效电机路线图节能产品惠民工程：力促推广2011年高效电机推广任务为3177万千瓦国家预计补贴20亿元使高效电机市场份额从不足3%提高到25% 节能产品惠民工程高效电机推广实施细则（财建2010232号）关于做好2011年高效电机推广工作的通知（财建201162号）节能产品惠民工程2节能产品惠民工程：实施情况财政部、发改委、工信部关于简化节能家电、高效电机补贴兑付信息管理及加强高效节能工业产品组织实施等工作的通知（财

9、建20138号）节能产品惠民工程2电机能效提升计划2计划中鼓励生产企业生产高效电机。该高效电机是指列入国家节能产品惠民工程，国家予以财政补贴的三类电机：符合GB 18613-2012中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级适用范围（1000V以下、50Hz、功率范围在0.75kW375kW、极数范围2极、4极、6极、单速、封闭自扇冷式、通用设计型、连续工作制）的一般用途或防爆用途的低压交流三相鼠笼型异步电动机，设计和制造效率高于或等于2级水平额定功率：355千瓦（含）25000千瓦（含）额定电压：6000伏或10000伏的高压三相异步电动机极数：2、4、6、8、10、12极效率指标：电机效率保

10、证值不低于规定指标（见节能产品惠民工程高效电机推广实施细则及相关文件的附件1、附件2）额定功率:0.55千瓦（含）315千瓦（含）额定电压:690伏及以下的稀土永磁三相同步电动机2、4、6极自启动永磁同步电动机在额定点的效率应高于或等于GB18613标准规定的2极效率保证值8极及以上自启动永磁电机在额定点的效率应大于或等于同功率6极电机的效率高效电机低压高效三相异步电机高压高效三相异步电机稀土永磁高效同步电机提纲我国电机能效基本情况电机系统节能相关政策电机系统能效提升技术123电机系统能效提升的基本概念电机系统通过电动机将电能转化为机械能，再通过被拖动装置（如风机，水泵，压缩机，传送带等）做功

11、，实现各种所需的功能电机系统包括电动机，被拖动装置，传动系统，控制（调速）系统以及管网负荷等。电机系统能效提升首先满足负载要求功能的前提下，设计、制造和选用合适的部件，使它们合理匹配，以使系统综合节能效果和性价比达到最佳或较佳，单一环节的效率提高效果并不理想1电机系统节能改造存在的问题2工业领域的节能潜力最大，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，电机系统节能工程是一个综合考虑电动机本体、拖动设备、控制电动机的装置、管网系统以及各子系统、部件间最佳或较佳匹配等多种因素的复杂的系统节能工程对电机系统节能还存在不少误区，而且还存在许多

12、困难，一定程度上限制了电机系统节能工程的开展，使得电机系统节能工程实施相比其他节能工程的进展十分缓慢电机系统能效提升的主要措施推广高效电机、淘汰低效电机 电机本体存量调整与增量提升相结合鼓励电机高效再制造 淘汰低效电机与电机高效再制造相结合系统节能技术研究和产品开发，实施系统节能改造 技术研发与推广示范相结合推广合同能源管理项目实施 传统技改方式与创新项目实施模式相结合3电机系统节能技术 电机系统节能技术面临很多挑战，急需开展以下工作：深入开展电机及其系统节能技术研究：研发高效节能电机；高效风机、泵、压缩机系统；高效传动系统；电机系统的合理匹配；电机系统节能的系统集成方案，系统集成产品等。制订

13、电机系统节能相关导则、标准：系统节能改造导则、专用领域的电机系统节能检测、评价标准等。建立电机系统节能认证机构：市场准入认证、节能产品认证、各类高效电机系统节能认证。3电机系统节能匹配技术3高效电机置换系统匹配变频调速节能技术应用范围广节电率1050%适合流量调节范围大、频率高的场合解决大马拉小车解决重载大惯量起动效果直观适用于长期稳定运行负载电机使用密度大关联度高产能上下游互相影响变极变速节能技术推广应用高压电机改造流量调节定量的风机开关磁阻电机系统运行优化控制相控调压负荷率变化功率因数低伺服电机系统无滑环绕线电机多功率电机电机系统节能匹配技术3通过研究，提出根据电机负载特性、多种不同工况进

14、行详细划分，提出相应匹配节能技术，实现系统能源最优利用率，主要节能匹配技术有： 1、高效电机匹配节能技术适用于负载率较高（50%以上）、年运行时间较长的恒转矩负载，运行效率平均提高3%5%以11kW、4极电机为例，Y系列（低于3级能效）电机效率为88%，YE3（2级能效)电机效率为91%，年运行时间为4000h，负荷率为0.75，可得采用高效率电机每年的电能节约为：按每度电费0.75元计，一年可节约电费925.5元。按Y系列电机销售价2020元、YE3销售价3750元计，差价1730元，回收期1.4年。电机系统节能匹配技术32、永磁同步电动机匹配节能技术适用负荷变化较频繁、经常运行于空载、轻载

15、状态的负载，在车床、冲床、化纤、纺织、拉丝类设备上应用，有较好节能效果，平均节电率高达10以上案例：在化纤工业生产中，聚酯切片干燥设备（转鼓设备），配套电机为三相异步电动机，型号为Y132S-4（5.5kW），干燥设备的加工过程为：加料之后，电机转矩通过减速机传递给转鼓，带动转鼓以3.5转/分钟的转速运行，其运行周期约为14个小时。为了使转鼓顺利起动，常按转鼓最大负荷来选配电动机，因此正常运行时负荷率在30%左右，转鼓配套电机能力过剩很大。因此，将转鼓配套的异步电动机替换为高起动转矩永磁同步电动机。电机系统节能匹配技术33、变极调速节能技术 这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动

16、机定子极对数达到调速目的。电机的同步转速：n=60f/p常规电机转速为28002900rpm，则同步转速为3000rpm，为两极、p=1若n=1400多转，则其同步转速是1500rpm，则电机有4个极若n=900多转，则其同步转速是1000rpm，则电机有6极电机系统节能匹配技术3 优点：具有较硬的机械特性，稳定性良好； 无转差损耗，效率高； 接线简单、控制方便、价格低； 可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。 缺点：只能用于笼式异步电机；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；一般只能两速调节。 主要用于高压电机系统改造，适用于需要定量调节、但不需要频繁调节流量的

17、场所，如某些风机、水泵类负载，由于环境条件（如季节、温度等）发生变化要求对流量进行调节，其调速精度要求不高。其综合节电率可达到1030%。 针对水泵、风机等需要定量调节流量的场所，将单速高压电机再制造成变极双速高压电机，比采用高压变频器调速具有投资少、成本低、节能效果好、对电网无污染、不受场地限制等优点电机系统节能匹配技术3案例：高压单速电机改造成变极双速电机YSKL1250-16 3800kW/ 6kV发电厂循泵电机改为16/18P双速电机电机输出功率减少30%，年节电237万度电机系统节能匹配技术34、电机减容或增容增效改造按实际运行工况、容量需求，重新设计制造，减小或增加电动机容量， 使

18、之按需输出，达到节能目的；对于连续运行、负荷基本恒定、不调速、不频繁启动情况下，综合节电率可达15左右。 案例：一台额定功率为3500千瓦的6千伏电机，因产量增加要增加电机功率，现对该电机进行增容改造，在原定子槽内嵌入重新设计的线圈，采用减薄绝缘结构和真空浸漆工艺，可使电机的额定功率提高到4000-4200千瓦。如果新购一台4000千瓦电机，需投资约80万元，而本方案只需投资20多万元。电机系统节能匹配技术35、风机、水泵专用电机匹配节能技术适用于风机、水泵等负载场合，解决因二次选型增容、电机功率等级限制等造成的机组效率较低、“大马拉小车”状况。 对类似设备采用专用高效电机替换加上机组流量调节

19、、提升系统运行效率具有示范指导作用电机系统节能匹配技术36、无刷双馈调速异步电动机技术 无刷双馈电机是近年来发展起来的一种由两套不同极对数的定子绕组和一套绕线转子绕组构成的新型交流感应电机。经过特殊设计的绕线转子，使得两套定子绕组产生不同极对数的旋转磁场间接相互作用，并能对其相互作用进行控制来实现能量传递。其中一套定子绕组接固定工频电源，称为功率绕组，另一套定子绕组接变频驱动控制器，称为控制绕组。 它的主要特点是用1/3或1/2的功率取代全功率的高压变频，用于有速度变化要求但调速范围较小（不超过30%）的场所，比使用高压变频还节能3%以上，并且维护简单，体积小，节能效果好，比安装高压变频还多节

20、能3%以上电机系统节能匹配技术37、变频调速节能技术可用于高压、低压电机系统改造。通过改变交流异步电动机的供电电源频率，对电动机进行调速。主要适用于负荷变化较大、需频繁调节转速的场所，对于转矩随转速二次方变化的风机、水泵负载，有较好的节能效果，综合节电率可达到1050%8、调压节能技术可用于高压、低压电机系统改造，通过检测电动机的电压与电流相位差，并实时调节电压，使电机输出功率与实时负载精确匹配，以有效降低电机的损耗；主要适用于负荷率较低、功率因数较低、负载变化较大且速度恒定的场所，如机床、输送带等，综合节电率可达到2 5%。9、功率因数补偿技术适用于负荷功率因数低、负载功率变化大，变化速度快

21、、有谐波源且谐波污染大的电机集群，如钢厂、化工厂、机械加工厂等。综合节电率为4%左右。电机与拖动设备的高效匹配技术4高效水泵、风机、压缩机机组及其他高效机械装备 不仅要求电机及其所拖动的设备各自本体高效，还要求组合在一起的机组高效，这就要求各自的负载区和高效区能合理匹配直驱式泵机组和直驱式压缩机机组 直驱式机组取消了电机与水泵、压缩机之间的联轴器或皮带轮，同时可取消泵叶轮转子轴承和压缩机电机转子轴承，降低机械损耗。在高效叶轮和高效螺杆线型的基础上，匹配电机的功率、转矩、转速，从性能和结构上做到真正的一体化设计。由于直驱式机组结构紧凑、体积小、重量轻，而且成本低、运行效率高。电机高效再制造将低效

22、电机通过重新设计、更换零部件等方法再制造成高效率电机或适用于特定负载和工况的系统节能电机(如变极电机、变频电机、永磁电机等)5与新制造电机相比价格低20%以上上海市补贴后部分规格比新电机价格还低电机的高效再制造结合了负载设备系统功率匹配和能效提升比直接采用高效电机节能效果更好电机更新存在进口电机或旧电机安装尺寸与国内标准不同而更换困难再制造保留原安装尺寸再制造电机优势解决特殊安装价格更为低廉节能效果更好通过“以旧换新”，可以采用前述各种系统节能匹配技术，实施电机系统的高效再制造。电机高效再制造5系统节能测试工具电能平衡测试1电能平衡是企业实现科学管理、合理使用电能的极其重要的基础工作，是企业用电方面的系统工程。电能平衡从电业计