高效節(jié)能電機(jī)在電廠中的應(yīng)用研究

高效節(jié)能電機(jī)采用新材料、新工藝和優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低機(jī)械能、電磁能和熱能的消耗，達(dá)到提高輸出效率的目的。與普通西安西瑪電機(jī)相比，高效節(jié)能電機(jī)的效率可提高4%左右。雖然這種新型電機(jī)在我國(guó)已經(jīng)上市很長(zhǎng)時(shí)間，但中國(guó)對(duì)它的需求相對(duì)較低。如今，我國(guó)高效節(jié)能電機(jī)的利用率僅在20%以下。了解在發(fā)電廠使用高效節(jié)能電機(jī)可以顯著降低功耗和提高能源效率，這是非常重要和必要的。


1高效節(jié)能電機(jī)概述

1.1高效節(jié)能電機(jī)的工作原理

與普通西瑪電機(jī)相比，高效節(jié)能電機(jī)的總功耗同期可降低20%左右，節(jié)電約15%。電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中主要消耗銅和鐵，但高效節(jié)能電機(jī)在制造材料的選擇上用新型鐵磁性材料取代了普通鐵芯，同時(shí)選擇了一種特殊的離線工具，以提高定子的槽滿率來(lái)制造銅線，橫截面積增加，這不僅可以有效地降低鐵和銅的損耗，還可以大大提高電機(jī)的制造精度，從而大大降低雜散電流的消耗。此外，高效節(jié)能電機(jī)的制造工藝和工藝采用先進(jìn)技術(shù)。其中，高磁導(dǎo)率、低損耗的優(yōu)質(zhì)電工硅鋼片主要用于制造轉(zhuǎn)子鐵芯和定子鐵芯。該節(jié)能電機(jī)運(yùn)行損耗小，功率因數(shù)高，使用壽命長(zhǎng)，穩(wěn)定性好。同時(shí)，新材料和制造工藝也減少了高效節(jié)能電機(jī)的面積和體積。

1.2高效節(jié)能電機(jī)的特點(diǎn)

對(duì)于高效節(jié)能電機(jī)的應(yīng)用，它比普通電機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)：第一，用于長(zhǎng)期發(fā)電時(shí)，可以大大降低所需成本，節(jié)約大部分能源，可用于風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)等。，該高效節(jié)能電機(jī)在應(yīng)用中可直接啟動(dòng)，并采用變頻器調(diào)速，功率因數(shù)大多在0.85-1.0之間，可大大提高電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)，且無(wú)需配套功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。同時(shí)，這種西瑪電機(jī)產(chǎn)生的功率相對(duì)較小，可以大大降低輸配電過(guò)程中的功耗，大大提高使用壽命按每千瓦時(shí)0.5元計(jì)算，更換電機(jī)的耗電成本可在一年內(nèi)收回。

1.3高效節(jié)能電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

在我國(guó)，1997年的《京都議定書(shū)》主要針對(duì)中小型電機(jī)公司推廣高效節(jié)能電機(jī)，我國(guó)頒布了關(guān)于高效節(jié)能電機(jī)的新規(guī)定，目前世界各國(guó)都面臨著節(jié)能減排的巨大壓力，在里面2011年，我國(guó)全國(guó)用電量為46928億千瓦。如果用高效節(jié)能電機(jī)代替普通電機(jī)，可以節(jié)約約4%，即1051億千瓦的電力可以減少約31萬(wàn)噸二氧化硫和9347萬(wàn)噸二氧化碳的排放?？梢钥闯?，這一規(guī)定明確反映了我國(guó)對(duì)提高電機(jī)效率的重視，但國(guó)外高效節(jié)能電機(jī)的高成本是我國(guó)中小汽車(chē)公司不愿選擇的主要原因。政府部門(mén)繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的重視和支持，使我國(guó)能夠盡快建立起汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

電機(jī)產(chǎn)品主要用于工業(yè)生產(chǎn)。因此，國(guó)家的工業(yè)發(fā)展速度直接決定了對(duì)汽車(chē)產(chǎn)品的需求。與此同時(shí)，節(jié)能環(huán)保問(wèn)題也引起了全世界的關(guān)注。每個(gè)國(guó)家都在尋找合理有效的性能節(jié)能措施，尤其是歐美國(guó)家[3]，已經(jīng)逐步將高效節(jié)能電機(jī)應(yīng)用到各種生產(chǎn)中，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始創(chuàng)新和應(yīng)用超高效節(jié)能電機(jī)。通過(guò)對(duì)我國(guó)相關(guān)文獻(xiàn)的參考分析，自2012年以來(lái)，高效節(jié)能電機(jī)主要在亞洲和歐洲國(guó)家生產(chǎn)，其中亞洲主要是韓國(guó)、中國(guó)、日本、印度等歐洲國(guó)家主要是以英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)等國(guó)家為代表。生產(chǎn)率約占世界生存率的69%，但從那時(shí)起，高效節(jié)能電機(jī)的生產(chǎn)逐漸從發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展到發(fā)展中國(guó)家。2010年，我國(guó)發(fā)布了《惠民高效電機(jī)項(xiàng)目節(jié)能產(chǎn)品推廣實(shí)施細(xì)則》，隨后出臺(tái)了節(jié)能補(bǔ)貼。截至2014年4月，惠民項(xiàng)目已經(jīng)推廣了高效、低壓高效電機(jī)和永磁電機(jī)，總計(jì)3300多臺(tái)，達(dá)到10000千瓦，是中國(guó)高效電機(jī)的市場(chǎng)份額2013年達(dá)到17.25%，但與國(guó)務(wù)院和工業(yè)和信息化部2015年要求的50%的份額還有很大差距。

2電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能的主要技術(shù)成果

針對(duì)我國(guó)電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能中存在的一些問(wèn)題，我國(guó)有關(guān)工作和管理人員在“十一五”期間對(duì)一系列政策的研究和支持方面取得了很大成績(jī)。首先，對(duì)泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等多個(gè)負(fù)載電機(jī)系統(tǒng)，制定了相關(guān)系統(tǒng)的效率優(yōu)化措施和系統(tǒng)管理，在提高效率15%以上的同時(shí)，開(kāi)發(fā)了水泵、壓縮機(jī)等專(zhuān)用變頻電機(jī)和高效電機(jī)、控制器、抽油機(jī)、紡織用永磁電機(jī)等。；針對(duì)電機(jī)系統(tǒng)中的各種能效測(cè)試和控制系統(tǒng)，介紹了電氣和非電氣測(cè)試設(shè)備及相關(guān)系統(tǒng)。此外，低效率的電機(jī)系統(tǒng)和淘汰的電機(jī)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用，創(chuàng)新了電機(jī)的高效率制造技術(shù)水平，使原電機(jī)的效率提高了5%—30%，同時(shí)建立了一個(gè)固定的電機(jī)再制造場(chǎng)所，為創(chuàng)造新的改進(jìn)和生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，有關(guān)部門(mén)也加大了對(duì)高效節(jié)能電機(jī)的重視和管理。

逐步推動(dòng)高效節(jié)能電機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展付諸實(shí)踐，為我國(guó)高效節(jié)能電機(jī)制造商搭建推廣平臺(tái)，讓更多電廠等相關(guān)企業(yè)了解高效節(jié)能電機(jī)及其高效功能。

3.我國(guó)發(fā)電廠需要使用高效節(jié)能電機(jī)

在當(dāng)前我國(guó)各行業(yè)快速發(fā)展的情況下，西瑪電機(jī)的快速發(fā)展也是有保障的，但這種情況也會(huì)導(dǎo)致我國(guó)環(huán)境資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾，這就是為什么要在保證我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)進(jìn)步和發(fā)展的同時(shí)，還必須確保節(jié)約資源、保護(hù)和管理環(huán)境，以保證我國(guó)經(jīng)濟(jì)和能源的可持續(xù)發(fā)展。

雖然我國(guó)各企業(yè)使用電機(jī)促進(jìn)了我國(guó)工業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，為人們更舒適地生活創(chuàng)造了條件，但也大大增加了用電量。在我國(guó)提出了相應(yīng)的節(jié)能概念后，我國(guó)對(duì)高效節(jié)能電機(jī)的需求增加了。根據(jù)我國(guó)的電力消耗調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，我國(guó)各電力公司總電力消耗的70%是由每臺(tái)設(shè)備上電機(jī)的負(fù)載產(chǎn)生的。針對(duì)這一問(wèn)題，高效節(jié)能電機(jī)在正常運(yùn)行條件下完成了節(jié)能管理，節(jié)能率可在3%到5%之間，一些高效節(jié)能電機(jī)如稀土磁流體電機(jī)的節(jié)能效率可提高10%以上。事實(shí)證明，通過(guò)選擇高效節(jié)能的電機(jī)，可以有效地降低能耗和環(huán)境污染。如今，世界各國(guó)都在不斷尋求有效的節(jié)能環(huán)保措施。因此，高效節(jié)能電機(jī)的使用越來(lái)越廣泛，為不同國(guó)家制定了促進(jìn)工業(yè)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)。

4高效節(jié)能電機(jī)在電廠的應(yīng)用功能和條件

4.1發(fā)電廠使用高效節(jié)能電機(jī)

至于我國(guó)的發(fā)電廠，它們主要負(fù)責(zé)我國(guó)的電力供應(yīng)，而且我國(guó)每個(gè)發(fā)電廠的工作通常是全自動(dòng)的，因此需要電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)它們的主要設(shè)備和機(jī)器，因此所需的電力消耗是巨大的。今天，我國(guó)能源工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力極高。它不僅要確保低成本，還要實(shí)現(xiàn)盡可能高的利潤(rùn)。因此，不斷尋找有效的節(jié)能增效措施是一項(xiàng)更為重要的任務(wù)。

西瑪電機(jī)的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)包括三項(xiàng)，即用電量、供電用煤量和發(fā)電量。這三個(gè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)是相互聯(lián)系、相互影響的，比如發(fā)電廠的供電煤耗。如果影響指數(shù)為3.50%，負(fù)載率每降低1%，功耗率可增加約0.06%。當(dāng)一臺(tái)機(jī)組容量為1000MW時(shí)，電廠在額定運(yùn)行時(shí)間和效率運(yùn)行條件下的耗電率按4.0%計(jì)算，其耗電量可達(dá)50.2兆瓦左右，年耗電量約為3億千瓦時(shí)。在我國(guó)平均電價(jià)為0.5元/千瓦時(shí)的情況下，每年可節(jié)省約1600萬(wàn)千瓦時(shí)的電力消耗，每年可節(jié)省約800萬(wàn)元。結(jié)果表明，發(fā)電廠采用高效節(jié)能電機(jī)的節(jié)能效果十分明顯?？梢钥闯?，如果我國(guó)的每個(gè)發(fā)電廠都選擇高效節(jié)能的電機(jī)，不僅可以大大減少我國(guó)的環(huán)境污染，而且可以有效地節(jié)約大量資源，為人們的生活和社會(huì)發(fā)展提供有利的基礎(chǔ)。然而，由于高效節(jié)能電機(jī)的成本相對(duì)高于普通電機(jī)，如果在電廠的初始投資中選擇高效節(jié)能電機(jī)，初始投資成本將增加。一些管理者為了節(jié)省投資而忽視可持續(xù)發(fā)展。雖然高效節(jié)能電機(jī)的成本比普通電機(jī)高出約15%-30%，但它將為未來(lái)的發(fā)展節(jié)省額外的能源，這將大大減少所需的投資，提高發(fā)電廠的運(yùn)行效率。因此，我國(guó)需要在電廠首次招標(biāo)投運(yùn)前，充分認(rèn)識(shí)高效節(jié)能電機(jī)的優(yōu)勢(shì)，為電廠未來(lái)的節(jié)能高效擴(kuò)建創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)。

4.2發(fā)電廠高效節(jié)能電機(jī)的使用條件

許多工藝都得到了一定程度的優(yōu)化，淘汰了普通的電動(dòng)給水泵，用氣動(dòng)引風(fēng)機(jī)取代了原有的電動(dòng)引風(fēng)機(jī)，但仍有一些電機(jī)用作壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)等。電廠的運(yùn)行特點(diǎn)，我們可以根據(jù)以下幾點(diǎn)來(lái)判斷和評(píng)價(jià)其效率和節(jié)能模式選擇。首先，必須評(píng)估發(fā)電廠的年運(yùn)行時(shí)間：如果研究中的年運(yùn)行時(shí)間超過(guò)5000小時(shí)，利用率超過(guò)70%，則選擇高效節(jié)能電機(jī)。假設(shè)電機(jī)功率為2000千瓦，則選擇平均效率。高效節(jié)能電機(jī)每年可節(jié)電約100萬(wàn)千瓦，可提高1%。其次，根據(jù)我國(guó)相關(guān)電廠的調(diào)查，取決于電廠的電網(wǎng)電壓，我國(guó)電廠使用的水泵和風(fēng)機(jī)主要有：吸粉風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、，鍋爐給水泵、凝結(jié)水泵、砂漿泵和循環(huán)水泵，所有設(shè)備的電機(jī)總功率為15千兆瓦，年總耗電量可達(dá)50至120億千瓦時(shí)，約占我國(guó)火力發(fā)電量的6%。在這種情況下，使用高效節(jié)能電機(jī)每年可節(jié)省約400億千瓦時(shí)的電力，可實(shí)現(xiàn)8座火力發(fā)電廠年發(fā)電量為1千兆瓦。同時(shí)，電廠輔機(jī)的范圍主要包括執(zhí)行粉碎功能的磨煤機(jī)、負(fù)責(zé)空氣和煙霧系統(tǒng)的一次風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)、起供水和水的微循環(huán)作用的循環(huán)水泵和冷凝水泵。動(dòng)力電機(jī)的功率消耗可以達(dá)到總功率消耗的65%左右。它不僅容量大，而且耗電量大。因此，這些電機(jī)應(yīng)具有大容量和電流消耗。盡可能使用最高效節(jié)能的電機(jī)；此外，還需要加強(qiáng)使用高效節(jié)能電機(jī)作為配套設(shè)備，這在提高供電效率和可靠性的研究中起著關(guān)鍵作用。這些配套設(shè)備主要有燃機(jī)系統(tǒng)電機(jī)定子冷卻、水泵、機(jī)械真空泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、主油泵、燃機(jī)系統(tǒng)交流潤(rùn)滑油泵、一次風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)、鍋爐系統(tǒng)風(fēng)機(jī)、各種輸送帶、暖通空調(diào)冷卻器、，物料輸送系統(tǒng)儀表空氣壓縮機(jī)和除灰機(jī)可根據(jù)其實(shí)際性能和功耗，通過(guò)選擇合適的高效節(jié)能電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化。

5.結(jié)論

在當(dāng)前我國(guó)電力企業(yè)發(fā)展不斷進(jìn)步和完善的形勢(shì)下，西安西瑪電機(jī)降低電力企業(yè)能耗、提高運(yùn)營(yíng)效率已成為一項(xiàng)日益重要的任務(wù)、設(shè)備和用電量，并為降低用電量提供有利的措施，提高發(fā)電率，保護(hù)環(huán)境。

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