高效節(jié)能電機(jī)在電廠中的應(yīng)用研究

摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)的不斷發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，我國(guó)對(duì)于用電方面的重視度也大大增加。對(duì)于我國(guó)電廠而言，電機(jī)是保證其合理運(yùn)行的主要支持設(shè)備，同時(shí)電廠的用電量多少直接與電機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有關(guān)，如何降低用電量，提高用電效率逐漸成為了各電廠的主要競(jìng)爭(zhēng)力，雖然現(xiàn)今我國(guó)已經(jīng)將節(jié)能作為電廠管理的首要發(fā)展目標(biāo)，且高效節(jié)能電機(jī)廣泛應(yīng)用于電廠中，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一定的問題。文章主要通過對(duì)高效節(jié)能電機(jī)的運(yùn)行原理及其在電廠中的應(yīng)用進(jìn)行深入探討

關(guān)鍵詞：高效節(jié)能電機(jī)；電廠；應(yīng)用；分析

引言

高效節(jié)能電機(jī)采用新型材料、新工藝以及優(yōu)化設(shè)計(jì)，以降低機(jī)械能、電磁能以及熱能的消耗方式來達(dá)到提高輸出效率的目的。相比于普通電機(jī)來說，高效節(jié)能電機(jī)可提高4%左右的效率。雖然該類新型電機(jī)已經(jīng)在我國(guó)上市較長(zhǎng)時(shí)間，但我國(guó)國(guó)民對(duì)其需求量相對(duì)并不大，如今我國(guó)高效節(jié)能電機(jī)的使用率僅在20%以下，由此可見，加強(qiáng)人們對(duì)高效節(jié)能電機(jī)的認(rèn)識(shí)是極為關(guān)鍵且必要的，高效節(jié)能電機(jī)應(yīng)用于電廠中能夠明顯降低電廠用電量，提高用電效率[1]。

1 高效節(jié)能電機(jī)概述

1.1 高效節(jié)能電機(jī)的運(yùn)行原理

高效節(jié)能電機(jī)在相同時(shí)間內(nèi)電量的總消耗量相比于普通電機(jī)可減少20%左右，所節(jié)約的電能大約為15%。電機(jī)在運(yùn)行中主要消耗銅和鐵，但是高效節(jié)能電機(jī)在制造材料的選擇中以新型鐵磁材料來取代普通鐵芯，同時(shí)選擇特別的下線工具來提高定子的槽滿率從而使得銅線的截面面積增大，這樣一來不但能夠有效地降低鐵和銅的損耗，而且還使得電機(jī)的制造精度明顯增加，使得雜散的電量消耗大大降低。除此之外，高效節(jié)能電機(jī)的制造過程及其工藝都選用現(xiàn)代技術(shù)，其中主要選擇高導(dǎo)磁且低損耗的優(yōu)質(zhì)性電工硅鋼片來制成其轉(zhuǎn)子鐵芯以及定子鐵芯，這樣一來高效節(jié)能電機(jī)在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的損耗較小，功率因數(shù)較高，使用時(shí)間較長(zhǎng)且穩(wěn)定性高，同時(shí)新型材料以及工藝制造也降低了高效節(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)用來說，其相比于普通電機(jī)來說具有較多的優(yōu)點(diǎn)，首先其應(yīng)用于長(zhǎng)期電力生產(chǎn)中時(shí)能夠大大降低所需成本且節(jié)省大部分能源，可應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等中，高效節(jié)能電機(jī)在應(yīng)用中可直接啟動(dòng)并使用變頻器進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，且功率因數(shù)大都在0.85-1.0之間，能夠明顯提高電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)，不需配備相關(guān)的功率因數(shù)補(bǔ)償器。同時(shí)該類電機(jī)中所產(chǎn)生的電流相對(duì)較小，因此可以明顯降低輸配時(shí)的用電量，明顯提高使用壽命，若將55千瓦的高效節(jié)能電機(jī)應(yīng)用于用電中能夠比普通電機(jī)節(jié)省大約15%的用電量，以每度電0.5元來計(jì)算其可在一年之內(nèi)收回更換電機(jī)的消耗費(fèi)用[2]。

1.3 高效節(jié)能電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

在我國(guó)主要將高效節(jié)能電機(jī)推廣于中小型電機(jī)類企業(yè)中去，在我國(guó)1997年京都議定書中針對(duì)世界各國(guó)均面臨著節(jié)能減排這一巨大壓力的現(xiàn)狀來講對(duì)我國(guó)高效節(jié)能電機(jī)進(jìn)行了新規(guī)定，對(duì)于我國(guó)而言，在2011年時(shí)我國(guó)的全國(guó)用電量為46928億千瓦，如果將該普通電機(jī)更換為高效節(jié)能電機(jī)則可節(jié)省大約4%，即1051億千瓦的電量同時(shí)大約可降低31萬噸SO2以及9347萬噸CO2的排放量。由此可見，該規(guī)定明顯的體現(xiàn)出我國(guó)對(duì)于電機(jī)效率的提高重視，但是對(duì)于國(guó)外高效節(jié)能電機(jī)來說其費(fèi)用較高，是我國(guó)中小型電機(jī)企業(yè)不愿選擇的主要原因，這也就需要我國(guó)相關(guān)政府部門不斷加強(qiáng)對(duì)我國(guó)電機(jī)制造業(yè)的重視和扶持，使我國(guó)能夠盡快建立起電機(jī)業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

電機(jī)產(chǎn)品主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，因此國(guó)家在工業(yè)等方面的發(fā)展速度直接決定了電機(jī)業(yè)產(chǎn)品的需求量，同時(shí)節(jié)能環(huán)保這一問題也受到了全世界的關(guān)注，各個(gè)國(guó)家都在尋找合理有效的電力節(jié)能措施，特別是歐美國(guó)家[3]，其已經(jīng)逐漸將高效節(jié)能電機(jī)應(yīng)用于各項(xiàng)生產(chǎn)中，對(duì)于個(gè)別發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開始創(chuàng)新和應(yīng)用超高效率的節(jié)能電機(jī)。通過對(duì)我國(guó)相關(guān)文獻(xiàn)參考分析，自2012年高效節(jié)能電機(jī)多生產(chǎn)于亞洲以及歐洲國(guó)家，其中亞洲主要在韓國(guó)、中國(guó)、日本和印度等國(guó)家，歐洲主要在英國(guó)、法國(guó)以及德國(guó)等國(guó)家，這些國(guó)家的生產(chǎn)力可占全世界生存率的69%左右，但是至今以來，高效節(jié)能電機(jī)的生產(chǎn)量已經(jīng)逐漸從發(fā)達(dá)國(guó)家向發(fā)展中國(guó)家發(fā)展。我國(guó)在2010年發(fā)布了《節(jié)能產(chǎn)品惠民工程高效電機(jī)推廣實(shí)施細(xì)節(jié)》，隨之配以節(jié)能補(bǔ)貼，至2014年4月，惠民工程推廣低壓高效電機(jī)、高壓高效電機(jī)、永磁電機(jī)合計(jì)3300多萬千瓦，高效電機(jī)市場(chǎng)占有率在2013年達(dá)到17.25%，但與國(guó)務(wù)院、工信部要求的2015年達(dá)到50%占有率差距還很大。

2 電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能的主要技術(shù)成果

對(duì)于我國(guó)電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能中存在的一些問題，我國(guó)相關(guān)工作及管理人員在“十一五”期間對(duì)其進(jìn)行調(diào)查研究和一系列政策的啟動(dòng)支持下取得了較大的成果。首先對(duì)于一系列負(fù)載的電機(jī)系統(tǒng)譬如水泵、壓縮機(jī)以及風(fēng)機(jī)等均采取了其相對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的效率優(yōu)化措施以及系統(tǒng)管理，這樣一來其效率可提高15%以上；同時(shí)還開發(fā)了水泵以及壓縮機(jī)等專用變頻電機(jī)以及高效電機(jī)、控制設(shè)備、抽油機(jī)及紡織專用的永磁電機(jī)等；對(duì)于電機(jī)系統(tǒng)中各類能效檢測(cè)及其控制系統(tǒng)設(shè)立了電量以及非電量的測(cè)試裝置以及相關(guān)系統(tǒng)的能效檢測(cè)裝置，并實(shí)施了相關(guān)節(jié)能工程；除此之外還將效率較低的電機(jī)系統(tǒng)以及被淘汰的電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行綜合利用，創(chuàng)新了電機(jī)高效的制造技術(shù)水平，能夠?qū)⑵湓倦姍C(jī)的效率提高5%-30%，同時(shí)建立起固定的電機(jī)再制造地，為其再改善及制造提供基礎(chǔ)[4]。

同時(shí)相關(guān)部門也加強(qiáng)了對(duì)高效節(jié)能電機(jī)的重視以及管理力度，逐漸將推動(dòng)高效節(jié)能電機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展應(yīng)用到實(shí)際中，為我國(guó)高效節(jié)能電機(jī)廠家建立起推廣平臺(tái)讓更多電廠等相關(guān)企業(yè)能夠?qū)Ω咝Ч?jié)能電機(jī)以及高效作用有所認(rèn)識(shí)。

3 高效節(jié)能電機(jī)在我國(guó)電廠中應(yīng)用的必要性

在如今我國(guó)各類工業(yè)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的現(xiàn)狀下，也使得電機(jī)的快速發(fā)展得到保障，但是這種現(xiàn)狀下也會(huì)造成我國(guó)環(huán)境資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾產(chǎn)生，因此在保證我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步和發(fā)展的同時(shí)，也要保證對(duì)資源的節(jié)約以及環(huán)境的保護(hù)管理，以為我國(guó)經(jīng)濟(jì)和能源的可持續(xù)性發(fā)展提供保障。

電機(jī)在我國(guó)各企業(yè)中的使用雖然推動(dòng)了我國(guó)工業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，同時(shí)為人們的生活便利提供了條件，但是也大大增加了電量的消耗。在我國(guó)提出相關(guān)節(jié)能政策管理后，使得我國(guó)對(duì)于高效節(jié)能電機(jī)的需求量有所增加。通過對(duì)我國(guó)用電調(diào)查和統(tǒng)計(jì)表明，我國(guó)各個(gè)電力企業(yè)的總用電量70%均是各個(gè)設(shè)備上電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷而產(chǎn)生的，高效節(jié)能電機(jī)針對(duì)這一問題來完成節(jié)能管理，在正常運(yùn)行狀態(tài)下可節(jié)能3%-5%之間，而有些高效節(jié)能電機(jī)譬如稀土水磁電機(jī)的節(jié)能效率可提高10%以上。由此可見，選擇高效節(jié)能電機(jī)能夠有效的降低能源的消耗以及環(huán)境的污染[5]?，F(xiàn)今世界各國(guó)都在不斷尋找有效的節(jié)約能源以及保護(hù)環(huán)境的有效措施，因此高效節(jié)能電機(jī)的應(yīng)用也愈加廣泛，使得各國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)工業(yè)發(fā)展。

4 高效節(jié)能電機(jī)在電廠中的應(yīng)用作用及條件

4.1 高效節(jié)能電機(jī)在電廠中的應(yīng)用

對(duì)于我國(guó)發(fā)電廠來說，其主要負(fù)責(zé)我國(guó)電力的供應(yīng)，而且我國(guó)各個(gè)發(fā)電廠的工作往往是全自動(dòng)化完成的，因此就需要電機(jī)來對(duì)其主要設(shè)備以及機(jī)械等進(jìn)行帶動(dòng)運(yùn)行，因此所需的電力消耗量極大。如今我國(guó)電力行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力極大，其不但要保證所需成本較低，同時(shí)還要盡可能獲取較高利潤(rùn)，因此不斷尋找有效的節(jié)能且提高效率的措施就成了一項(xiàng)較為關(guān)鍵的任務(wù)。

對(duì)于發(fā)電機(jī)來說，其主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)共包括三項(xiàng)，即廠用電量、供電煤消耗量以及發(fā)電量，該三項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)相互關(guān)聯(lián)、相互影響，譬如電廠中的供電煤消耗量影響指數(shù)為3.50%，則其負(fù)荷率每下降1%則其用電率可升高約0.06%，若某機(jī)組的容量為1000兆瓦，在額定運(yùn)行時(shí)間及效率的工作狀態(tài)下電廠用電率以4.0%為準(zhǔn)，其電力的使用量則可達(dá)到50.2兆瓦左右，每年所消耗的電量約為三億萬千瓦時(shí)左右，若電廠中采用高效節(jié)能電機(jī)可降低5%能源消耗，則每年大約能夠節(jié)省大約一千六百萬千瓦時(shí)的用電消耗量，按照我國(guó)電價(jià)的平均值即0.5元每千瓦時(shí)來計(jì)算每年即可節(jié)省大約800萬元。由此可見，電廠中采用高效節(jié)能電機(jī)的能源節(jié)省量極為明顯。由此可見[6]，如若我國(guó)每個(gè)電廠均選用高效節(jié)能電機(jī)不但能夠明顯降低對(duì)我國(guó)環(huán)境的污染，同時(shí)也能夠有效的節(jié)省較大一部分資源，為人們的生活以及社會(huì)的發(fā)展提供有利基礎(chǔ)。但是由于高效節(jié)能電機(jī)的造價(jià)相對(duì)高于普通電機(jī)的造價(jià)，因此在電廠最初投資中如若選擇高效節(jié)能電機(jī)則會(huì)增加一定的最初投資成本，一些管理者為了節(jié)省這筆投入資金而忽視可持續(xù)性發(fā)展，但是雖然高效節(jié)能電機(jī)的成本約高出普通電機(jī)成本15%-30%，但是對(duì)于今后的發(fā)展來說，其多節(jié)省的電能等均明顯降低所需投資，同時(shí)增加電廠運(yùn)行效率，因此在我國(guó)電廠最初招標(biāo)以及投入運(yùn)營(yíng)前一定要認(rèn)清高效節(jié)能電機(jī)的優(yōu)勢(shì)，為電廠今后的節(jié)能高效發(fā)展提供有利基礎(chǔ)。

4.2 高效節(jié)能電機(jī)在電廠中的應(yīng)用條件

很多工藝均得到一定的優(yōu)化處理，將普通電動(dòng)給水泵取消，同時(shí)采用氣動(dòng)引風(fēng)機(jī)來取代原本的電動(dòng)引風(fēng)機(jī)，但是還有一些電機(jī)用來作為壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)等，這樣一來就需要根據(jù)不同電廠運(yùn)作特點(diǎn)來根據(jù)以下幾點(diǎn)對(duì)其效率以及節(jié)能方式選擇等進(jìn)行判斷和評(píng)估。首先要對(duì)電廠中每年的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行評(píng)估，如若調(diào)查中每年的運(yùn)行時(shí)間在五千小時(shí)以上，其負(fù)荷率大于70%，則選擇高效節(jié)能電機(jī)，假設(shè)該電動(dòng)機(jī)為兩千千瓦，則選擇平均效率可提高1%的高效節(jié)能電機(jī)每年大約能節(jié)省電量一百萬千瓦以上；其次要看電廠的用電電壓，通過對(duì)我國(guó)相關(guān)電廠調(diào)查顯示，我國(guó)全國(guó)的發(fā)電廠中所使用的水泵以及風(fēng)機(jī)主要包括排粉風(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、灰漿泵以及循環(huán)水泵，總套設(shè)備的總電動(dòng)機(jī)的容量為一萬五千兆瓦，每年的總用電量可達(dá)五百二十億千瓦時(shí)，可占我國(guó)火電發(fā)電量的6%左右。這種情況下，采取高效節(jié)能電機(jī)每年可節(jié)省大約四百億千瓦時(shí)左右電量，該電量大約可達(dá)8個(gè)左右一千兆瓦容量的火力發(fā)電廠一年的發(fā)電量。同時(shí)對(duì)電廠的輔助電機(jī)選擇中主要包括起到制粉功能的磨煤機(jī)、負(fù)責(zé)風(fēng)煙系統(tǒng)的一次風(fēng)機(jī)以及送風(fēng)機(jī)、起到給水以及水的微循環(huán)作用的循環(huán)水泵以及凝結(jié)水泵等，該些大功率型電動(dòng)機(jī)的用電量可達(dá)到總用電量的65%左右，其不但容量大而且消耗電量較多，因此盡可能的對(duì)這些大容量、大耗電量電機(jī)進(jìn)行高效節(jié)能電機(jī)的使用；除此之外，還要加強(qiáng)對(duì)調(diào)查中起關(guān)鍵性作用的配套設(shè)備采用高效節(jié)能電機(jī)以此來提高供電效率以及可靠性，這些起到關(guān)鍵性作用的配套設(shè)備主要為氣機(jī)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵、機(jī)械真空泵、氣機(jī)系統(tǒng)中凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、氣機(jī)主油泵、交流潤(rùn)滑油泵，鍋爐系統(tǒng)一次風(fēng)機(jī)、磨風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)，各個(gè)輸送機(jī)，暖通的空調(diào)冷水機(jī)組，物料傳輸系統(tǒng)儀用空氣壓縮機(jī)和除灰機(jī)等，均可以根據(jù)其實(shí)際功率以及耗電量來選擇適宜的高效節(jié)能電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化處理[7]。

5 結(jié)束語

在如今我國(guó)電力企業(yè)的發(fā)展不斷進(jìn)步和完善的現(xiàn)狀下，如何降低其能源的消耗并提高其運(yùn)行效率就成為了一項(xiàng)較為關(guān)鍵的任務(wù)，各個(gè)電廠的相關(guān)管理人員應(yīng)該從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)實(shí)際用電設(shè)備以及用電情況來選擇高效節(jié)能的電機(jī)設(shè)備，為降低耗電量以及提高用電發(fā)電率和保護(hù)環(huán)境等提供有利措施。

參考文獻(xiàn)

[1]高青松.高效節(jié)能電機(jī)在電廠中的應(yīng)用研究[J].機(jī)械與電子，2012（9）：117.

[2]蔣鎮(zhèn)平.高效節(jié)能電機(jī)[J].資源與發(fā)展，2010（5）：25-27.

[3]李孟波.淺談高效節(jié)能電機(jī)在電廠中的應(yīng)用[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2013（2）：168.

[4]曹昌.高效節(jié)能電機(jī)推廣[J].中國(guó)經(jīng)濟(jì)周刊，2011（4）：82-84.

[5]陳偉華，姚鵬.高效電機(jī)節(jié)能技術(shù)簡(jiǎn)介[J].節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品，2012（4）：35-37.

[6]唐開山.高效節(jié)能電機(jī)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)[J].廣西輕工業(yè)，2010（1）：24-26.

[7]王楠，姜昊，王春燕.高效節(jié)能電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化綜述[B].低溫建筑技術(shù)，2010（4）：34-35.

作者簡(jiǎn)介：肖智軍（1964，9-），湖南省邵陽市人，漢族，學(xué)士，工程師，研究方向：從事電機(jī)設(shè)計(jì)與開發(fā)工作。