能源作为现代社会发展的基础,已成为世界各国共同关注的问题之一。国家发改委在《2006~2020年节能中长期专项规划》中指出,目前我国各类电动机总容量约4.2亿kW,电动机用电量约占全国总用电量的60%,“十一五”期间要重点推广高效节能电动机等产品,使电动机的效率平均提高2%,每年可节电200亿kW·h。因此推广和应用高效节能电动机意义重大,符合我国经济社会发展的需要。
一、石化企业推广应用高效节能电动机的意义
近年来国家加大了对石化企业的投资力度,新的炼化一体化企业不断建成投产,老的石化企业不断改造扩能,但国家对石化企业节能降耗、环境保护的要求越来越高。一般石化企业生产规模较大,电动机数量较多,电动机的连续运行时间较长,电动机的用电量约占整个企业用电量的70%以上,因此推广应用高效节能电动机对于企业的节能减排工作意义重大,同时又能降低企业的运行成本。根据已有运行经验,假设一个100万 t/年乙烯规模的石
化企业,总的用电量约为200 MW,电动机用电量约为140 MW,若全部采用高效节能电动机,效率按比普通电动机高2%,年运行时间按8000 h计算,则全年可节约电约2200万kW·h,节约电费成本约1540万元(电价按0.7元/kW·h)。
二、国内外高效节能电动机的发展现状
1、国外现状
美国以法律的形式来推广高效节能电动机的应用。1997年实施的“EPACT”法令,强制要求在美国生产(包括进口)、销售和使用的大部分电动机必须符合NEMA标准(一般高效电动机)。1998年美国又制定
了NEMA-E标准,效率指标比NEMA标准平均提高2%,但起动性能下降,堵转电流偏大。2001年又制定了超高效电动机NEMA-P(Premium Efficicent Motor)标准,电动机的功率范围小于500 hp,效率指标比NEMA标准平均高l%~3%。
欧洲1999年颁布了电动机效率标准协议(CEMEP-EU),对于容量范围小于90 kW的2极和4极电动机,规定了三档效率指标(eff 1、eff 2、eff 3),其中eff 3为一般电动机,eff 2和eff 1为高效电动机,详见表2,该协议规定2006年全部淘汰eff 3电动机。
日本、澳大利亚、加拿大等国家在20世纪90年代提出了自己高效节能电动机的标准并开始推广应用。
2、国内现状
我国目前生产和使用的主要为Y(YB)系列和Y2(YB2)系列电动机,二者占了约90%的市场份额。虽然国内有40多家企业生产销售高效节能电动机,但相对数量偏小,仅占10%的市场份额。由于需要采用优质材料,提高工艺加工水平,因此高效电动机的价格约高于普通电动机15%~20%。
2002年我国颁布实施了《中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价值》(GB 18613-2002),2006年修订为《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》(GB 18613-2006)。该标准规定了三个能效等级,2级是高效标准,1级是超高效标准,2级为强制性最低能效指标,2011年7月1日起开始实施。该标准适用于690 V及以下电压、功率小于315 kW异步电动机。目前对于高压高效节能电动机(6或10 kV电动机)暂无制造和考核标准。
石化企业电动机主力供应商南阳防爆集团和佳木斯电机股份公司在2000年前后均开发出了高效节能电动机(防爆和非防爆),并取得了一定的运行业绩。但近年来因推广力度欠佳,设计人员和用户对高效节能电动机了解不够、价格影响等多方面因
素,石化企业高效节能电动机的使用率一直不高。但随着国家对节能降耗的重视程度加强,设计人员和用户对高效节能电动机的认识提高,高效节能电动机将会被大批量应用。
三、高效节能电动机的特点
(1)优化电动机结构,电动机外壳采用带有水平及垂直的平行散热筋的铸铁结构,保证电动机的良好散热。
(2)优化电磁设计,电动机铁芯材料选用高导磁低损耗的优质冷轧硅钢片(50W350或50W310等),降低损耗,提高效率。
(3)提高电动机零部件工艺加工精度,提高电动机装配质量,降低机械损耗。
(4)合理选用低谐波绕组和电动机气隙值,采用先进的转子加工工艺和表面处理工艺,降低电动机的杂散损耗。
(5)电动机的绝缘材料采用优质复合绝缘材料,定子绕组采用真空压力浸漆(VPI)处理,保证绕组的绝缘性能。电动机绝缘等级为F级,温升按B级考核。
(6)选用优质轴承(SKF、AFG、NSK等品牌),有效降低电动机的振动和噪声。
四、石化企业选用高效节能电动机的要求
(1)石化企业大部分是气体或粉尘防爆环境,选用电动机的防爆形式、级别、温度组别必须满足现场防爆环境的要求。
(2)电动机的壳体应能满足石化特殊环境要求,应具备较好的抗腐蚀、抗老化的性能,因此电动机的外壳和风扇应采用铸铁、钢板或铝,不能采用工程塑料。
(3)高效节能电动机考核效率时应保证功率因数满足相应标准规范要求,不能以降低功率因数为代价来提高效率。
(4)合理选择电动机功率,使电动机工作在高负载率范围内(80%以上),避免大马拉小车的现象,否则电动机负载率太低(70%以下),电动机的效率达不到额定值,起不到节能效果。
(5)若在改造项目中更换原有电动机,则电动机的安装型式、安装尺寸及与负载的连接方式等必须满足现场改造要求。
近年来,高效节能电动机己引起电动机制造厂和使用企业的高度重视。选用高效节能电动机虽然一次投资增加,但节电效果明显,连续运行时数越长的电机,投资回收期就越短。石化行业电动机用量较大,且电动机的连续运行时数又较长,采用高效节能电动机节能降耗效果显著,在今后的工程项目中应优先选用高效节能电动机。中国石化在其下属的石化企业2009年4月的低效电动机治理改造中全部要求选用高效节能电动机。