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工业电动机

工业电动机

  现状描述

  1. 技术发展状况

  中国各类电动机的装机容量已超过4亿kW,其中异步电动机约占90%,中小型电动机约占80%,拖动风机水泵及压缩机类机械的电动机约1.3亿kW。目前,中小型电动机已超过152个系列,842个品种,4000多个规格。近十多年来,机械工业等有关部门大力抓电动机的节电工作,组织领导了有关研究所及企业,先后设计制成多种节能电动机,并明令颁布淘汰63种高耗能电动机和推广24种节能电动机,取得了一定的成效。这些节能产品主要分成两大类:一类是提高电动机效率的高效电动机,另一类是调速电动机。

  高效电动机的代表产品有:

  (1) Y(IP44)系列异步电动机

  电动机容量从0.55~200kW,B级绝缘,防护等级IP44,达到国际电工委员会(IEC)标准,产品达到20世纪70年代末国际水平,全系列加权平均效率比JO2系列提高0.43%,年产量约2000万kW。

  (2) Yx系列高效电动机

  该类电机由上海电器科学研究所组织电机行业研制成功,容量1.5~90kW,有2,4,6等3种极数。全系列电动机效率平均比Y(IP44)系列高3%左右,接近国际先进水平。适用于单方向运行,年工作时间在3000h以上。负载率大于50%的场合,节电效果显著。该系列电动机产量不高,年产量约1万kW。

  调速电动机的代表产品根据其调速方式可以划分为:

  (1) 变极调速电机

  主要产品有在国内已批量生产的YD(90.45~160kW),YDT(0.17~160kW),YDB(0.35~82kW),YD(0.2~24kW),YDFW(630~4000kW)等8个系列产品,达到国际平均应用水平。

  (2) 电磁滑差调速电机

  国内已批量生产YCT(0.55~90kW),YCT2(15~250kW),YCTD(0.55~90kW),YCTE(5.5~630kW),YCTJ(0.55~15kW)等8个系列产品,达到国际平均应用水平,其中YCTE系列的技术水平最高,最有发展前途。

  (3) 变频调速电机

  主要用于风机、水泵、压缩机等负载变化较大场合和精密机械等需要过程控制的场合。

  2. 市场容量

  高效电机 以Y系列交流异步电动机替代JO2型电机基本不受机型限制,因此,所有应用交流异步电动机的场合都可以用Y系列电机取代JO2系列电机。Yx系列电机的市场潜力受到其容量的制约。原则上,90kW以下的交流异步电动机可以由Yx系列的高效电机取代。90kW以下的交流异步电动机装机容量约占交流异步电动机总量的30%左右。

  近十多年来,中国政府致力于推广电动机调速技术,各行各业都在一定程度上采用了电动机调速。据石油、电力、建材、钢铁、有色、煤炭、化工、造纸、纺织等部门最近对企业抽样调查结果,石油、建材、化工行业电动机调速应用较好。在目前4亿kW的电机负载中,约有50%是负载变动的,其中的30%可以通过电机调速解决其负载变动问题。因此仅就目前的市场容量考虑,约有6000万kW的调速电机市场。

  减排技术描述

  1. 高效率电机

  高效率电动机包括高效率三相异步电动机、永磁直流电动机、永磁同步电动机、开关磁阻电动机等。高效率三相异步电动机是指在同样满足使用性能要求的情况下,其功率等级、中心高和安装尺寸的对应关系与标准系列电动机取得一致时,其效率和功率因数比标准系列电动机高,其它性能与标准系列电动机基本一致的电动机。

  2. 变频调速电机

  变频调速电机主要技术有:

  (1) 中小容量风机、水泵、压缩机用低压变频调速技术

  中小容量(指280kW以下)的风机、水泵、压缩机通常采用低压(380,220V)电动机。该调速技术的调速范围广(100%~0%),调速精度高(±0.5%),节电效果好(多数为25%~50%),总的性能是其它各种交流调速技术所不能比拟的。由于变频器的价格高(一般为1000~1200元/kW。容量很小时,单位价格还要高,其它交流调速技术需增加的投资一般为50~200元/kW),因此初投资大。

  (2) 中大容量风机、水泵、压缩机用高压变频调速技术

  中大容量(280~6000kW)风机、水泵、压缩机通常采用高压(6,10kV)电动机传动,因此,高压变频调速技术的关键设备是高压变频器。该技术适用于在工艺流程中需要调节流量的用高压交流电动机驱动的风机、水泵或压缩机,因此适用于国民经济的各个部门,特别是电力、冶金、煤炭、建材、机械等部门。国外应用该技术的许多实例表明,其节电率一般为25%~40%。采用该项技术的购买变频器等附件的费用以及基建安装费用超过1300元/kW。

  (3) 精密机械变频调速传动技术

  变频调速应用范围广(既适用于多种容量的异步电动机调速,也适用于各种容量的同步电动机调速,并可逐步替代直流调速),安装容易,保护完善,易实现生产过程控制自动化等。需精密调速的机械和场合各式各样,采用变频调速技术所需的初始投资和基建费用也因对象不同而异,与其它各种交流调速技术相比要高很多,一般为1000~2000元/kW。其运行维修费用也因对象不同而不同程度地减少。

  (4) 变极调速技术

  变极调速技术是通过采用变极多速异步电动机实现调速的。这种多速电动机大都为笼型转子电动机,其结构与基本系列异步电动机相似,现国内生产的有双、三、四速等3类。采用该项技术需要增加的初始投资平均为50元/kW,年运行费用基本不变,节电率按30%计算,用户投资回收期为三四个月。

  (5) 电磁调速技术

  电磁调速技术是通过电磁调速电动机实现调速的技术。电磁调速电动机(又称滑差电机)由三相异步电动机、电磁转差离合器和测速发电机组成。三相异步电动机作为原动机工作。该技术也是国内最成熟的交流调速技术之一。适用于容量在0.55~630kW范围内的风机、水泵或压缩机。它的优点是结构简单,维护方便,初始投资不高(比普通笼型电动机高约220元/kW)。

  (6) 液力耦合器调速技术

  液力耦合器调速技术属于机械调速范畴,它是将匹配合适的调速型液力耦合器安装在常规的交流电动机和负载(风机、水泵或压缩机)之间,从电动机输入转速,通过耦合器工作腔中高速循环流动的液体,向负载传递力矩和输出转速。只要改变工作腔中液体的充满程度即可调节输出转。采用该项技术需要增加初始投资平均为120元/kW,年运行维修费用基本不变,节电率平均为18%,用户投资回收期为6个月。

  应用前景

  1. 高效率电机

  国家已明令不再生产JO2系列异步电机,"九五"期间将生产Y系列、Yx系列及其它通用或专用高效节能电动机约1.5亿kW(未包括更换现有JO2型用的新型电动机)。估计2000年和2010年Y和Yx系列电机的市场占有率将分别达到50%,90%和10%,30%左右。由高效电机替代JO2电机所形成的节电量将分别为,114亿kW·h和366亿kW·h。

  2. 调速电机

  目前调速电机的市场占有率约为20%,估计到2000年和2010年,其市场占有率将达到50%和85%左右。

  采用上述两类节电技术,预计到2010年年节约电力超过910亿kW·h,详见表5.3,二氧化碳减排量达到2890万t(碳)左右。

     表5.3电机减排潜力分析

减排技术名称

合计

Yx系列电机

变极电机

电磁调速

变频调速

电机基准效率水平

 

89.0%

     

提高后的效率水平

 

91.0%

     

节电率

 

1.7%

10.0%

10.0%

20.0%

2000年节电量/TW·h

19.47

2.2%

1.80

5.40

0.86

2010年节电量/TW·h

91.63

0.43

9.00

22.50

13.50

2000年减排量/Mt(碳)

22.57

1.8

2.09

6.26

1.00

2010年减排量/Mt(碳)

106.18

2.08

10.43

26.07

15.64

单位减排成本/元/t(CO2)

-128.96

-10.28

-139.95

-130.62

-65.31



  实现潜力的障碍分析和政策建议

  缺乏节电的信息宣传和传播是制约高效电机和调速电机推广应用的主要原因,要不断加强和提高用户对采用高效电动机、采用和推广电动机调速技术、合理选配电动机的重要性的认识,增强其积极性,增加市场需求。变潜在市场需求为现实市场需求。国家应及时分批公布技术比较成熟的高效、调速电动机和调速装置,制定推广办法和计划,引导使用单位因地制宜地积极选用和推广,组建调速电动机和调速装置型谱库和咨询服务机构,协助用户做好选型推广工作。

  缺少有价格和质量竞争力的产品是制约电机行业提高效率和实现减排的另一原因。发展中大容量、高电压、高效率和精密调速电机及其配套部件和变频调速技术是十分重要的。应尽快扶植和筹建若干高效电动机及调速电动机(或调速装置)产业化集团,加速实现规模经济。加速开发适销对路、高质量、低价格、有竞争能力的新产品,增加产品系列规格,给用户选择的充分余地。

  我国每年需要大修的电动机有1000万kW以上,大多是由修理作坊或修理门市部进行,这些企业设备简陋,无严格和统一的工艺规范、管理制度和相应检测手段,致使修理后电动机效率平均下降1%以上。通过电机效率维修案例表明,专业修理后的电动机效率平均提高1%以上。对不符合标准和损坏的电机应及时修理。

  资料摘自:《中国气候变化国别研究》

  本书版权由清华大学出版社所有

时间:2002-08-27