西瑪電機深挖節(jié)能改造需求 高效節(jié)能電機創(chuàng)佳績

2022年，面對嚴(yán)峻的疫情和嚴(yán)峻的環(huán)保形勢，國家、各地方政府積極響應(yīng)國家節(jié)能減排政策，加大節(jié)能力度，推廣高效節(jié)能電機。以高效電機替代一般變頻調(diào)速系統(tǒng)，以更高的效率、更低的成本來滿足用戶的需求，為用戶帶來節(jié)能環(huán)保效益。在企業(yè)生產(chǎn)和生活中發(fā)揮著重要作用。據(jù)統(tǒng)計，截止目前國內(nèi)共進(jìn)行了1.6億臺高效、節(jié)能電機改造。實現(xiàn)了節(jié)能效果顯著。對于電機驅(qū)動系統(tǒng)來說是一個巨大且必須要投入資金來完成的目標(biāo)。西瑪高效節(jié)能電機在這方面具有得天獨厚的優(yōu)勢，在項目建設(shè)中采用全自動化控制系統(tǒng)和設(shè)備，具有高質(zhì)量、安全性和可靠性，節(jié)能環(huán)保效果顯著，能夠有效地降低能耗達(dá)30%以上，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。這次西瑪電機在廣東潮州的某工業(yè)用電改造項目中獲得優(yōu)異成績，其最大額定功率5KW變頻器在全直流電機驅(qū)動系統(tǒng)中采用了西瑪全新高性能驅(qū)動系統(tǒng)?！?nbsp;

一、項目背景

潮州潮安區(qū)是一個典型的工業(yè)城市，有規(guī)模以上的工業(yè)企業(yè)近200家，主要集中在制造業(yè)、冶金、建材、電力等行業(yè)?，F(xiàn)有企業(yè)規(guī)模普遍較大，用電負(fù)荷也隨之較高，這就給用戶使用單位帶來了巨大的能源浪費。據(jù)統(tǒng)計，截止2019年年底，潮州地區(qū)規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)共達(dá)8000家。在傳統(tǒng)的工業(yè)用電設(shè)備和工藝上都存在著許多無法避免都會對企業(yè)乃至整個社會產(chǎn)生巨大能耗影響。為此潮安區(qū)政府積極響應(yīng)國家“雙碳”戰(zhàn)略行動計劃大力推廣節(jié)能減排新技術(shù)新產(chǎn)品新設(shè)備。在這種情況下為推動整個潮州地區(qū)節(jié)能減排工作發(fā)揮了積極作用。但隨著客戶對企業(yè)節(jié)能環(huán)保需求不斷提升，為其提供一套高效、節(jié)能的專用環(huán)保動力驅(qū)動系統(tǒng)來解決傳統(tǒng)電機對市場上變頻調(diào)速系統(tǒng)帶來的功耗問題并不斷進(jìn)行升級的問題。

1、行業(yè)背景

國家提出碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)。積極應(yīng)對氣候變化，將減排工作提上日程，工業(yè)企業(yè)作為節(jié)能減排重點單位，迫切需要通過提高能效、改造技術(shù)來降低企業(yè)能耗。提高能效是實現(xiàn)碳中和的重要手段，也是企業(yè)持續(xù)發(fā)展、提高競爭力必須實現(xiàn)的目標(biāo)。隨著中國“雙碳”戰(zhàn)略行動計劃的不斷推進(jìn)，工業(yè)用電量占全社會用電量比例也越來越大，根據(jù)《中國用電量統(tǒng)計年鑒(2017)》顯示,2017年中國工業(yè)用電總電量約為2150億千瓦時，占全社會用電量比例為11.9%。而2019年全國工業(yè)用電總電量為2664億千瓦時，占全社會用電量比例約為9.6%。當(dāng)前我國工業(yè)企業(yè)多采用三相異步電動機來替代交流電動機，但國內(nèi)仍有很多工業(yè)企業(yè)無法達(dá)到“三相異步電動機功率密度較低”及“體積小，重量輕”等優(yōu)點，導(dǎo)致傳統(tǒng)工業(yè)電機難以滿足用電需求，且效率不高，難以滿足日益增長的節(jié)能環(huán)保需求，迫切需要節(jié)能高效新一代調(diào)速電機來替代直流電動機和傳統(tǒng)機械水泵等調(diào)速設(shè)備與工藝，來提高電動機的工作效率和節(jié)能效果。

2、客戶需求

客戶所需能耗：電能需求量，需要采用變頻調(diào)速技術(shù)，但同時對原有壓縮機也提出了更高要求。原有壓縮機在啟動時，需要用到變頻調(diào)速裝置，且電機速度快，功率因數(shù)低，需采用高功率因數(shù)壓縮機，但功率因數(shù)需要考慮使用單位實際用電需求情況下進(jìn)行選擇，由于功率因數(shù)低于0.85,導(dǎo)致需要頻繁切換，會影響到生產(chǎn)效率。同時傳統(tǒng)壓縮機在運行時，會不斷產(chǎn)生大量污染物，也會造成污染環(huán)境。電機壽命：客戶在改造過程中需要考慮到電機正常運行時產(chǎn)生巨大能耗，需要使用較長時間才能達(dá)到客戶要求。同時因電機功率因數(shù)較低導(dǎo)致轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定從而給企業(yè)生產(chǎn)造成巨大影響，因此需要對傳統(tǒng)壓縮機進(jìn)行升級改造才能達(dá)到理想效率。

3、項目方案

西瑪電機具有性能穩(wěn)定、運行穩(wěn)定的特點，在工業(yè)生產(chǎn)中，具有低功耗、高效率、低噪音、高速化等特點，在節(jié)能方面有著突出的優(yōu)勢。其電機采用低壓變頻調(diào)速技術(shù)，實現(xiàn)了節(jié)能效果，能有效降低電機成本，提高電機能效。西瑪電機選用了YE5系列一級能效高效節(jié)能電機、YVFE5系列高效節(jié)能變頻電機（一級能效）以及 IGBT模塊等部件，有效克服了電機在高轉(zhuǎn)速情況下產(chǎn)生的噪聲問題，保證了電機在高速運行時不會產(chǎn)生噪聲，降低了噪音對企業(yè)環(huán)境的影響，并且實現(xiàn)了電動機高速運行時效率最大化及節(jié)能效果。采用西瑪高效節(jié)能電機就是為了達(dá)到高性價比低能耗效果而開發(fā)的節(jié)能產(chǎn)品，能為客戶節(jié)約大量成本和能源。

二、項目實施方案

項目位于廣東省潮州市潮安區(qū)，工業(yè)企業(yè)是指通過使用節(jié)能燈、工業(yè)用電、照明設(shè)備等來節(jié)約用電的生產(chǎn)工藝過程。為實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)；提高電力裝備的效率及生產(chǎn)的安全性；提高設(shè)備的使用效率。達(dá)到節(jié)能效果可降低企業(yè)的生產(chǎn)成本；提高設(shè)備的運行水平及穩(wěn)定性。西瑪電動機使用專用變頻器在全直流驅(qū)動系統(tǒng)中采用全新高性能驅(qū)動系統(tǒng)。該客戶工廠原有廠房中屬于中頻空調(diào)負(fù)載而不是變頻調(diào)速負(fù)載用電高峰期負(fù)荷太重導(dǎo)致的過電壓或過電流以及其他故障。西瑪MV3系列大功率變頻器在全直流驅(qū)動系統(tǒng)中應(yīng)用了西瑪先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)。主要應(yīng)用于交流異步電動機、交直流電動機、各種異步電動機、減速器電動機等無功電源系統(tǒng)及其設(shè)備。變頻壓縮機采用全直流電制式工作：低壓電動機、變頻器采用同步控制(PSA)技術(shù)，實現(xiàn)無級調(diào)速。在運行過程中將產(chǎn)生電能變換，經(jīng)蓄電池可使機械能轉(zhuǎn)化為熱能，再由空調(diào)將熱量帶走或加熱被用戶生產(chǎn)設(shè)備。使生產(chǎn)或生活保持一定數(shù)量的熱量和水或空氣。從而達(dá)到降低用電成本和延長電氣使用壽命等目的。

1、從節(jié)約能源角度考慮，本項目對現(xiàn)有車間原有照明系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造。

在車間照明中采用節(jié)能燈及紫外線節(jié)能燈。同時車間照明系統(tǒng)可以采用自然通風(fēng)，減少室外熱量進(jìn)入車間。既節(jié)能又節(jié)省能源。車間照明系統(tǒng)采用照明節(jié)能燈，根據(jù)《潮州市潮安區(qū)工業(yè)企業(yè)照明用能管理暫行辦法》（潮安規(guī)〔2014〕12號）規(guī)定：車間照明系統(tǒng)主要照明光源為白熾燈和 LED燈，這兩種光源在使用壽命上都不能與節(jié)能燈媲美。本項目采用自然通風(fēng)照明，并采用自然通風(fēng)光源。

2、在廠房整體內(nèi)部改造為一條無菌的冷卻系統(tǒng)并使用西瑪節(jié)能變頻風(fēng)機對其所有的設(shè)備進(jìn)行控制。

車間內(nèi)部的空調(diào)制冷系統(tǒng)與原來的中頻冰箱、冰柜等制冷設(shè)備采用一臺風(fēng)機對所有的制冷設(shè)備進(jìn)行控制。車間內(nèi)部一套新風(fēng)系統(tǒng)將所有的熱空氣導(dǎo)入車間內(nèi)部排出。通過空調(diào)降溫將廠房內(nèi)部的溫度降低后再引入冷風(fēng)，從而提高整個車間的溫度。達(dá)到整個廠房可以保持較低熱負(fù)荷下制冷效果提高產(chǎn)熱量及產(chǎn)熱率。西瑪節(jié)能變頻風(fēng)機將廠房各個設(shè)備進(jìn)行智能控制，空調(diào)制冷系統(tǒng)，對新風(fēng)進(jìn)行控制，利用其新風(fēng)作為冷卻水循環(huán)利用，來降低廠房內(nèi)部溫度，從而實現(xiàn)整個廠部的節(jié)能效果。

3、針對該客戶廠房原來的中頻空調(diào)系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的水泵和空氣壓縮機。

風(fēng)機采用變頻節(jié)能型電機，風(fēng)機采用新型高效節(jié)能型電機，轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)，具有自動啟動、停機保護，負(fù)載過載能力強等特點。采用變頻壓縮機，變頻輸出電壓、頻率響應(yīng)速度較高，能穩(wěn)定運行在±2 V運行狀態(tài)，是傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)壓縮機不能相比較的。并且因為采用變頻技術(shù)使得變頻壓縮機運行時風(fēng)機頻率能穩(wěn)定，啟動迅速，能提高風(fēng)機效率3倍以上節(jié)能潛力高，能夠顯著縮短風(fēng)機運行時間，節(jié)省電費4~5倍以上效率高且節(jié)能潛力高，是中頻空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能潛力最大的系統(tǒng)之一。與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比可實現(xiàn)以下優(yōu)勢:(1)節(jié)電效果顯著：節(jié)電效果明顯與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比可高達(dá)6~7倍以上;(2)運行成本低：與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比可節(jié)約30%~50%運行成本;(3)節(jié)能潛力高：與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比可大幅節(jié)約電費;(4)運行維護費用低：與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比可大幅節(jié)約維護費用;(5)不需安裝冷凍機組：使用冷凍機組無需安裝壓縮機;(6)風(fēng)機啟動平穩(wěn)可靠：運行穩(wěn)定可靠。綜合對比以上幾點可發(fā)現(xiàn)該項目改造效果顯著優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。并且其整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟效益高、維護費用低、節(jié)能潛力大等特點都是西瑪電機節(jié)能改造項目方案中所要考慮到的一個方面并能得到客戶一致好評。

4、針對該客戶原有車間配電柜上的空調(diào)進(jìn)行節(jié)能改造達(dá)到提高中頻制冷效果的目的。

中頻空調(diào)主要用于小型的設(shè)備或者沒有備用電源。通常是將空調(diào)進(jìn)行電控調(diào)節(jié)，控制中頻壓縮機運轉(zhuǎn)速度，從而達(dá)到降低中頻空調(diào)負(fù)荷，從而達(dá)到提高中頻空調(diào)制冷效果。這類節(jié)能改造也是西瑪電機一直以來重點推廣的節(jié)能項目之一。該客戶原有廠房中屬于中頻空調(diào)負(fù)載，且變頻壓縮機運行效率不高，同時該客戶廠區(qū)車間空調(diào)也是采用變頻壓縮機調(diào)速，在中頻空調(diào)負(fù)載上存在大量用電損耗，且不能及時對中頻空調(diào)進(jìn)行冷卻循環(huán)再生用電。中頻空調(diào)在恒溫恒濕條件下工作需要較大體積與功耗損耗。為解決此問題西瑪電機在恒溫恒濕條件下實現(xiàn)風(fēng)機變頻運行、變頻壓縮機通過變頻器進(jìn)行換流并對其進(jìn)行熱管理；同時采用了先進(jìn)中頻制冷系統(tǒng)可將中頻空調(diào)負(fù)載中多余損耗轉(zhuǎn)化為熱能帶走并提高制冷效率。

三、項目概況

該項目的主要目的是為了改造后可實現(xiàn)產(chǎn)能提高15%-20%效果明顯，節(jié)約成本30%以上。項目一期計劃投資3000萬元，主要為6臺變頻風(fēng)機以及10 KW變頻器。以現(xiàn)有設(shè)備為基礎(chǔ)進(jìn)行升級改造。采用西瑪全新高性能驅(qū)動系統(tǒng)為項目定制了3臺節(jié)能專用變頻器和1臺高效變頻電動機用于替換原有2臺2相變頻器及1臺直流無刷電機。整個設(shè)備為全直流驅(qū)動系統(tǒng)，可實現(xiàn)快速響應(yīng)調(diào)速。滿足客戶對設(shè)備的快速啟動需求。同時該項目采用變頻調(diào)速方式運行一段時間后，不僅減少了用戶空調(diào)用電負(fù)荷并降低了設(shè)備能耗率；而且對于提高生產(chǎn)效率、減少對環(huán)境造成污染等方面都有很大幫助。并且該系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行自由調(diào)節(jié)，以達(dá)到最佳效果。通過項目一期工程實施，可實現(xiàn)每年可節(jié)約電能約21萬度。對環(huán)境造成非常小影響。

1、以6臺4相變頻器和一臺高效變頻電動機替換原有2臺2相變頻器及1臺直流無刷電機，年節(jié)電可達(dá)10萬度。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，采用西瑪高效變頻電動機后，單臺電機1年可以節(jié)電達(dá)20萬度左右，而且該電機運行狀態(tài)穩(wěn)定，可靠性高，故障率極低，可以應(yīng)用在各類需要節(jié)能環(huán)保的設(shè)備上，其整體性能與傳統(tǒng)變頻器相比，節(jié)能效果非常明顯！根據(jù)目前市場反饋情況來看，西瑪高效變頻電動機在市場上具有極強競爭力，成為國內(nèi)最受歡迎變頻電動機之一！與其他變頻電機相比，西瑪高效變頻電動機具有顯著優(yōu)勢：①電機重量輕，安裝維護方便；②高速、大扭矩，運行穩(wěn)定、噪音低；③運行可靠，運轉(zhuǎn)噪音低；④電機體積小，便于攜帶；⑤電機功率密度高；⑥體積小噪聲低、易于維護等特點。另外電機在使用過程中還會根據(jù)環(huán)境產(chǎn)生一定變化，所以變頻器廠家在出廠前就會根據(jù)使用環(huán)境來制定相應(yīng)的節(jié)能方案；⑦運行穩(wěn)定可靠，壽命長；⑧環(huán)保節(jié)能：由于高效變頻器和高效變頻電動機是直流電機，不會產(chǎn)生對環(huán)境造成污染，從而大大減少其污染產(chǎn)生量（一般為額定功率4倍左右);另一方面由于電機本身的節(jié)能效果，也會減少運行時所產(chǎn)生的噪音，使生產(chǎn)過程更安靜穩(wěn)定。所以在使用過程中需要注意如下幾點：②盡量采用變頻調(diào)速方式運行；③在運行過程中出現(xiàn)異常情況時要及時報警或維護；④運行過程中嚴(yán)格控制電機溫度、振動及震動，防止造成產(chǎn)品損壞或者影響生產(chǎn)。

2、新一代的高性能專用變頻器，具有效率高、過載能力強、諧波低、運行穩(wěn)定可靠等特點，且能達(dá)到5-15%節(jié)能效果，節(jié)電率可達(dá)10%-20%,項目實施后在成本控制方面有很大優(yōu)勢同時，能保證用戶設(shè)備在生產(chǎn)過程中，不受環(huán)境影響，有效保證生產(chǎn)設(shè)備始終處于最佳狀態(tài)。

可以更好滿足客戶需求。采用西瑪變頻電機，高效驅(qū)動，以其高效節(jié)能，高可靠性，安全可靠等優(yōu)勢在眾多同類產(chǎn)品中脫穎而出。隨著我國電機工業(yè)市場的快速發(fā)展，企業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)和工藝不斷更新，電機行業(yè)一直處于高速發(fā)展階段，行業(yè)競爭日趨激烈。同時，隨著國家對節(jié)能環(huán)保要求越來越高，國家對電機企業(yè)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)不斷提升和完善，電機行業(yè)必須要加快轉(zhuǎn)型升級、調(diào)整發(fā)展方向，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，因此在變頻器行業(yè)也一直在尋求一種更高效、更環(huán)保的電機產(chǎn)品來滿足市場需求和企業(yè)發(fā)展趨勢。目前西瑪電機已經(jīng)形成了成熟良好的技術(shù)體系：包括節(jié)能產(chǎn)品研發(fā)體系、服務(wù)體系，產(chǎn)品測試認(rèn)證體系及新產(chǎn)品開發(fā)體系五大體系，這也是西瑪電機核心競爭力所在。

四、節(jié)能效果顯著，降低成本30%以上

西瑪電機采用直流調(diào)速系統(tǒng)，可以有效降低電動機能耗，提升了企業(yè)效益，是政府大力推廣高效節(jié)能電機的有力舉措。目前，我國高效電機數(shù)量眾多，約占全國電動機保有量的50%以上，其中大部分是中低轉(zhuǎn)速、大容量、高功率密度型，這類電機雖然耗電量大，但是性能好。西瑪電機所采用的驅(qū)動系統(tǒng)性能優(yōu)越，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定可靠。由于采用最大功率變頻調(diào)速與驅(qū)動相結(jié)合的方式運行。在低轉(zhuǎn)速、高效負(fù)載的情況下具有較低的轉(zhuǎn)矩?fù)p耗和轉(zhuǎn)矩補償能力：能保證輸出轉(zhuǎn)矩不小于10%;在高轉(zhuǎn)速時具有較高的減速能力；滿足在低速及小功率運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生大容量過載能力；減小因功率元件損耗所引起的沖擊功率和效率損失等特性。且具有運行噪音低、無電刷磨損慢等特點。

1、通過節(jié)能改造，電機的轉(zhuǎn)矩?fù)p耗降低，最大功率為1.9 KW,電機轉(zhuǎn)速由原每小時0.85轉(zhuǎn)提高到每小時1.40轉(zhuǎn)，能耗降低30%;

變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩率提高，由原原0.85提高到0.85,電流波形由線性轉(zhuǎn)為平滑，能耗降低20%;同時，通過變頻器的過載能力得到提高，由原每小時30 KW提高到60 KW,能耗降低30%。電機效率提高，節(jié)能效果顯著，綜合造價降低20%以上，同時為客戶節(jié)約生產(chǎn)成本，提升了企業(yè)利潤水平。電機改造項目投資成本是傳統(tǒng)電機改造項目的2倍，而且節(jié)省了生產(chǎn)成本與安裝維護費用，大大降低了企業(yè)運營成本，企業(yè)經(jīng)濟效益明顯提升。而產(chǎn)品成本因為采用大功率變頻器直接控制而降低了10%,產(chǎn)品生產(chǎn)成本大幅度降低，經(jīng)濟效益顯著提升。

2、采用直流電機可以大大提高電機的散熱效率，降低能耗。

在使用直流電機時，可降低電機本體重量，提高機械密封性能，在電機與散熱風(fēng)扇、電機接線盒及電氣部件固定時，可使熱量從電機內(nèi)部散發(fā)，避免電機發(fā)熱，因此可大大降低電機散熱所需能量，提高電機散熱效率。在使用直流電機時，可減少發(fā)電機空載功率，降低了運行成本；同時，可減少高壓電機接線，減小電網(wǎng)電壓波動對變頻器工作所產(chǎn)生的干擾，從而大大降低電網(wǎng)電壓波動對變頻器運行控制帶來的影響，降低電機啟動電流；同時，電機工作在低壓狀態(tài)，可以減少電源變壓器和接線端子等元器件帶來的負(fù)載功率損耗；并能有效減少電機運行時產(chǎn)生的熱量損耗；減少了變頻器等設(shè)備對電網(wǎng)電壓的干擾和運行溫度較高對其使用壽命帶來的影響；另外由于有了直流電機之后，電壓波形相對穩(wěn)定，也就可以有效提高交流電源變壓器負(fù)載時電網(wǎng)電壓波形不產(chǎn)生波動影響所使用的電機功率密度、功率因數(shù)等性能指標(biāo)。與交流電機相比，具有以下優(yōu)點:(1)能耗低，體積小，便于安裝和維修;(2)在一定條件下仍可以實現(xiàn)電機自動調(diào)節(jié)，使轉(zhuǎn)速與負(fù)載相適應(yīng);(3)可適應(yīng)負(fù)荷變化，減少損耗，提高效率;(4)具有電機過載保護功能;(5)可以有效提高電網(wǎng)性能、穩(wěn)定性和安全性，減少事故造成的損失。同時直流電機采用三相異步電機結(jié)構(gòu)設(shè)計，在保證高效運轉(zhuǎn)能力的同時還可以降低能耗。