電機能效提升基本知識0528

1、電機及系統(tǒng)電機及系統(tǒng)-能效及節(jié)能能效及節(jié)能 中國中國. .東莞東莞 20142014年年5 5月月2626日日提綱電機，能效管理電機系統(tǒng)，效率提升與節(jié)能可視能效提升簡捷的節(jié)能測試方法1 12 23 3推動電機系統(tǒng)能效提升有形之手4 41.1 電機1電機，電機Y Y型電機型電機伺服電機伺服電機高壓電機高壓電機1.1 電機1電機，電機電機的身份證電機的身份證電機型號：電機型號：YE3YE3-315M-4-315M-4；電壓：電壓：380380伏伏（低壓電機）（低壓電機）生產(chǎn)年限（或生產(chǎn)年限（或購置日期）：購置日期）：2013.122013.12功率：功率：132KW132KW電機，電機1.1 電機

2、1.1 電機1電機，電機Y 280 M 2 Y 280 M 2 -4 -4 -90KW-90KW異步異步 機座機座 中機座中機座 鐵芯長鐵芯長 電機級數(shù)電機級數(shù) 功率功率 中心高中心高T 132 S 2 T 132 S 2 -2 -2 -22KW-22KW同步同步 機座機座 短機座短機座 鐵芯長鐵芯長 電機級數(shù)電機級數(shù) 功率功率 中心高中心高1.3 電機1電機，種類變壓器變壓器旋轉(zhuǎn)電機旋轉(zhuǎn)電機直線電機直線電機靜止的電機靜止的電機有限半徑的電機有限半徑的電機無限半徑的電機無限半徑的電機1.4 電機-分類 功率功率0.75kW0.75kW以下以下 一般為單相供電，一般為單相供電，用于家電用于家電

3、功率功率4000kW4000kW高精密機械或高精密機械或控制裝置控制裝置 功率功率0.753550kW0.753550kW中小型中小型電機電機微特微特電機電機分馬力分馬力電機電機大型大型電機電機電動機電動機電能轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動風(fēng)機、水泵、壓縮機、機床、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、攪拌機等等磨機、軋機、攪拌機等等我國交流低壓異步電機發(fā)展歷史1.1 電機-歷史高品質(zhì)的生產(chǎn)流水線高品質(zhì)的生產(chǎn)流水線沖片流水線沖片流水線噴漆水線噴漆水線通電流水線通電流水線裝配流水線裝配流水線檢測流水線檢測流水線1.3 電機-生產(chǎn)GB 18613-2012 GB 18613-2012 中

4、小型三相異步電動機能效限定值及能中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級效等級：節(jié)能電機節(jié)能電機為經(jīng)節(jié)能認證的能效等級為為經(jīng)節(jié)能認證的能效等級為2 2級以上級以上的電機。的電機。 （20122012年年9 9月執(zhí)行）月執(zhí)行）1.2 能效管理o又稱能源效率標識，表示產(chǎn)品能源效率等級等性能指標的一種信息標簽，目的是為用戶和消費者的購買決策提供必要的信息，以引導(dǎo)和幫助消費者選擇高能效節(jié)能產(chǎn)品。o節(jié)能認證，達到2級及以上能效才能申請節(jié)能證。o電動機能效限定值在額定輸出功率的效率不低于三級的規(guī)定。1.2 能效管理1.2 能效管理功率功率級級-KW-KW新新1級級效率效率新新2級級效率效率舊舊3級效級效率

5、率新新2級級-舊舊3級級效率效率新新1級級-舊舊3級級效率效率4-1.14-1.187.487.484.184.176.276.27.9%7.9%11.2%11.2%4-1.54-1.588.188.185.385.378.378.37.0%7.0%9.8%9.8%6-1.16-1.184.184.1818172727.0%7.0%12.1%12.1%6-1.56-1.586.286.282.582.576766.5%6.5%10.2%10.2%4-2004-20096.696.6969694.994.91.1%1.1%1.7%1.7%1.2 能效管理YE3YE3高效電機的技術(shù)要點高效電機的技

6、術(shù)要點高效電機高效電機YE3YE3：1.1.效率指標達到國家標準效率指標達到國家標準GB18613-2012GB18613-2012中的中的2 2級能效符合國際級能效符合國際IEC60034-30IEC60034-30中的中的IE3IE3能效等級能效等級2.2.材料技術(shù)材料技術(shù)硅鋼，純鋁，銅（更純）硅鋼，純鋁，銅（更純）3.3.繞線技術(shù)（專利技術(shù)）繞線技術(shù)（專利技術(shù)）4.4.降溫技術(shù)（高效降技術(shù)）降溫技術(shù)（高效降技術(shù)）5.5.提高加工精度技術(shù)提高加工精度技術(shù)目的：降低鐵耗銅耗，減少雜散損耗，減少機械摩擦目的：降低鐵耗銅耗，減少雜散損耗，減少機械摩擦1.2 能效管理-高效電機提綱電機，能效管理電

7、機系統(tǒng)，效率提升與節(jié)能可視能效提升簡捷的節(jié)能測試方法1 12 23 3推動電機系統(tǒng)能效提升有形之手4 42.1 電機系統(tǒng)1電機，系統(tǒng)水泵系統(tǒng)水泵系統(tǒng)風(fēng)機系統(tǒng)風(fēng)機系統(tǒng)制冷機系統(tǒng)制冷機系統(tǒng)2.1 電機系統(tǒng)1電機，系統(tǒng)紙機系統(tǒng)紙機系統(tǒng)2.2電機系統(tǒng)能效電機系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于冶金、石化、化工、煤炭、建材、公用設(shè)施、電機系統(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)域家用電器等多個行業(yè)和領(lǐng)域據(jù)統(tǒng)計測算據(jù)統(tǒng)計測算,2011,2011年我國電機保有量約年我國電機保有量約1717億千瓦，總耗電量約億千瓦，總耗電量約3 3萬億萬億kWhkWh，占全社會總用電量的，占全社會總用電量的64

8、%64%，其中工業(yè)領(lǐng)域電機總用電量為，其中工業(yè)領(lǐng)域電機總用電量為2.62.6萬萬億億kWhkWh，占工業(yè)用電的，占工業(yè)用電的75%75%。東莞電機能效提升東莞電機能效提升180180萬萬KWKW，年耗電約年耗電約108108億億kw.hkw.h?？乜刂浦蒲b裝置置電機及系統(tǒng)電機及系統(tǒng)其他電機其他電機驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)電電機機水泵水泵風(fēng)機風(fēng)機空壓機空壓機起重起重傳輸傳輸機床機床負負載載工業(yè)用電機工業(yè)用電機系統(tǒng)系統(tǒng)-絕對用電耗絕對用電耗能大戶！能大戶！系統(tǒng)提升電機系統(tǒng)效率系統(tǒng)提升電機系統(tǒng)效率5-10%5-10%，年可實現(xiàn)節(jié)電，年可實現(xiàn)節(jié)電1300-23001300-2300億度，相億度，相當(dāng)于當(dāng)于2-

9、32-3個三峽電站的發(fā)電量。按此計算東莞可節(jié)電個三峽電站的發(fā)電量。按此計算東莞可節(jié)電9 9億億kw.hkw.h以上。以上。2.2電機系統(tǒng)能效2.3 電機系統(tǒng)能效提升的基本概念u 電機系統(tǒng)電機系統(tǒng)包括電動機、被拖動裝包括電動機、被拖動裝置、傳動系統(tǒng)、控制（調(diào)速）系統(tǒng)置、傳動系統(tǒng)、控制（調(diào)速）系統(tǒng)以及管網(wǎng)負荷等。以及管網(wǎng)負荷等。u 電機系統(tǒng)能效提升電機系統(tǒng)能效提升首先滿足首先滿足負載負載要求要求功能的前提下，設(shè)計、制造和功能的前提下，設(shè)計、制造和選用合適的部件，使它們選用合適的部件，使它們合理匹配合理匹配，以使系統(tǒng)綜合節(jié)能效果和性價比，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)的效率達到

10、最佳或較佳，單一環(huán)節(jié)的效率提高效果并不理想提高效果并不理想2.4 淘汰及電機系統(tǒng)更換改造方法拖動設(shè)備：水泵新增變頻系統(tǒng)拖動設(shè)備：風(fēng)機更換老舊風(fēng)機，提高風(fēng)機能效按照負荷調(diào)節(jié)用能， 有效節(jié)約能源 更換老舊水泵提高水泵能效更換高效電機，根據(jù)工藝要求進行匹配原控制系統(tǒng)改造淘汰電機改造原來老舊控制系統(tǒng)，達到最佳控制更換高效電機拖動設(shè)備：轉(zhuǎn)軸更換老舊轉(zhuǎn)軸， 提高轉(zhuǎn)軸能效2.5 電機系統(tǒng)節(jié)能匹配技術(shù)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)

11、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 多功率電機通過研究，提出根據(jù)電機負載特性、多種不同工況進行詳細劃分，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： 2、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，節(jié)電率超過10以上，注塑機和擠出機行業(yè)節(jié)電率在20%-70%2.5 電機系統(tǒng)節(jié)能匹配技術(shù)控制器控制器注塑機注塑機伺服電機伺服電機3、變極調(diào)速節(jié)能技術(shù)u主要用于大功率電機或者高壓電機系統(tǒng)改造。通過改變

12、定子繞組的接線方式，達到改變電機的極數(shù)，實現(xiàn)改變電機轉(zhuǎn)速的目的。適用于需要定量調(diào)節(jié)、但不需要頻繁調(diào)節(jié)流量的場所，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%。u針對水泵、風(fēng)機等需要定量調(diào)節(jié)流量的場所，將單速電機再制造成變極雙速高壓電機，比采用變頻器調(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2.5 電機系統(tǒng)節(jié)能匹配技術(shù)4、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

13、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%。5、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%。6、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、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。2.5 電機系統(tǒng)節(jié)能匹配技術(shù)提綱電機，能效管理電機系統(tǒng)，效率提升與節(jié)能可視能效提升簡捷的節(jié)能測試方法1 12

14、 23 3推動電機系統(tǒng)能效提升有形之手補貼4 41、高效電機YE3節(jié)能量適用于負載率較高（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88.4%，YE3（2級能效)電機效率為91.4%（3%/KW節(jié)能率），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：=(1/0.884-1/0.914)x11x6000 x0.75=1838kwh=(1/0.884-1/0.914)x11x6000 x0.75=1838kwh按每度電費0.8元計，一年可節(jié)約電費1470元。每千瓦年節(jié)電133元。平均1

15、1KW計算，有10000KW，年節(jié)電量133萬元。10年1330萬元。3.1 電機系統(tǒng)節(jié)能量2、高效電機系統(tǒng)節(jié)能量大約估算電機系統(tǒng)節(jié)能量：按照節(jié)能率8%/KW計算，年節(jié)電量：8%/KW*20小時*300天*0.8元=384元/KW你有10000KW，年節(jié)電量384萬元，10年節(jié)電量3840萬元。3.1 電機系統(tǒng)節(jié)能量 電機效率的定義u電機的效率=P2/P1uP2=電機的輸出功率 P1=電機的輸入功率u電機能效提升（ 2- 1），這就是節(jié)能率輸入電功率輸入電功率輸出機械功率輸出機械功率3.2 電機效率 系統(tǒng)效率的定義u電機系統(tǒng)的效率=P2/P1uP2=電機系統(tǒng)的輸出功率 （比如水泵輸出功率等）

16、P1=電機的輸入功率輸入電功率輸入電功率輸出水機械功率輸出水機械功率（流量，壓力）（流量，壓力）3.3 電機系統(tǒng)效率3、高效電機系統(tǒng)節(jié)能量測算高效電機節(jié)電量=（耗電量/系統(tǒng)產(chǎn)量（高效電機系統(tǒng)）-耗電量/系統(tǒng)產(chǎn)量（低效電機系統(tǒng)）*系統(tǒng)產(chǎn)量。（相同測試條件：如時間，壓力等）節(jié)能率=節(jié)能量/耗電量（高效系統(tǒng)）3.4 電機系統(tǒng)節(jié)能量測算3、高效電機系統(tǒng)節(jié)能量測算電機型號相數(shù)有功電能無功電能視在電能累計有功電量（kwh)測試時間管道流速（m/s）管道流量（M3/s）累計流量（M3）測試時間備注YE3-1806-4L13.5982.3284.24810.751 30分鐘3.46156.845923分鐘東莞

17、電機(高效)L23.5762.4334.2843.57163.21L33.5772.6164.4023.39149.87合計10.7517.37712.934Y-1806-4L13.5882.1024.13710.8830分鐘3.53159.225923分鐘順德電機（舊）L23.6292.1384.1913.45157.71L33.6632.4224.3553.37146.52合計10.886.66212.683測試條件：泵不變化，更換電機，壓力統(tǒng)一按照1m計算（壓力小沒有顯示）測試時間：2014年5月10日17:00-21:003.4 電機系統(tǒng)節(jié)能量測算3、高效電機系統(tǒng)節(jié)能量測算高效電機節(jié)電量=（耗電量/系統(tǒng)產(chǎn)量（高效電機系統(tǒng)）-耗電量/系統(tǒng)產(chǎn)量（低效電機系統(tǒng)）*系統(tǒng)產(chǎn)量=(10.88/59-10.751/59)*59=0.129kw.h節(jié)能率=節(jié)能量/耗電量（改造前系統(tǒng)）=0.129/10.88=1.2%3.4 電機系統(tǒng)節(jié)能量測算3、高效電機系統(tǒng)節(jié)能量測算1. 簡單系統(tǒng)：水量，風(fēng)量等作為產(chǎn)量2. 復(fù)雜系統(tǒng)：（1）生產(chǎn)線產(chǎn)品產(chǎn)量（2）車間產(chǎn)品產(chǎn)量3. 利用我們熟悉的節(jié)能考核中節(jié)能量的計算方法3.4 電機系統(tǒng)節(jié)能量測算提綱電機，能效管理電機系統(tǒng)