热电厂电机节能降耗的途径

　　随着电气化和自动化程度的不断提高，对电动机的整体运行要求也越来越严格，尤其是在对电动机各种性能的选择上更是精细，它可以根据现场实际要求来选择不同种类、不同规格、不同型号的电动机来满足要求。而在众多的电动机产品当中，三相异步电动机有着广泛的应用空间，它将作为电动机的代表有着越来越重要的地位。笔者认为，异步电机的节能降耗主要涉及合理选择运行工况和如何进行节能降耗等应用问题，本文从七个方面来分析一下目前企业在电机节能方面所面临的一些问题，并从中摸索如何指导我厂热电项目经济运行的思路。

　　1 采用高效电动机

　　1.1 必要性

　　国家发展和改革委员会在2006年至2020年的《节能中长期专项规划》中将电机系统节能工程列为十大节能重点工程之一。规划指出，目前我国各类电动机总容量 4.2亿千瓦，用电量约占全国用电量的60%、“十一五”期间要重点推广高效节能电动机等产品，使运行效率提高2个百分点，年节电200亿kWh。因此，开发我国的高效电动机是提高能源利用率的重要措施，符合我国经济发展的需要。大多数的发达国家包括美国、英国、德国、日本等，正在强有力地推动高效电动机的应用，正如他们所确信的那样，这样做能够节约能源、保护环境。在其他一些国家里，如加拿大、墨西哥、巴西、澳大利亚、新西兰、印度等，也已经开始推广高效电动机。

　　1.2 高效电机的特点及现状

　　根据相关研究部门统计数据可知，高效电动机较普通电机平均损耗减少30%，转矩平均高30%，体积平均缩小15%，重量平均减轻12%，高效电动机效率曲线较平坦，负载率大于40%以上时，效率变化很小。按照美国“全国电气设备制造商协会标准”（NEMA标准）规定，高效电动机要比标准电动机效率提高2%～6%，损耗下降20%～30%。美国通过1997年10月颁布的EPAct能源法案开始使“NEMA标准”作为最低能效标准。此外，美国还出现了超高效电动机NEMA Premium，效率高于“NEMA标准”电动机0.8～4%。“欧洲电动机和电力电子制造协会—— 欧盟能源组织协议”对每一个规格的电动机规定了高低两档效率指标。产品的效率值低于低指标的称为eff3电动机，介于低指标和高指标之间的称为eff2电动机（较高效率电机），高于高指标的称为eff1电动机（高效率电动机）。中国国家标准电动机的效率规定了三个指标，即：等级1、2、3。等级3为能效限定值，相当于欧洲eff2标准，等级2为节能评价值，相当于欧洲eff1标准。等级1是在等级2的基础上电动机损耗降低15%左右，效率最高。凡是达到节能价值的电动机可称为高效电动机。

　　1.3 国产高效电机的选用

　　高效电动机YX、Y2-E两个系列与普通Y系列电动机相比，虽然制造的耗铜量、耗铝量、铁心的硅钢片消耗量增多，费用有所增加，但效率高出0.58%～1.7%。YX系列电动机是Y系列电动机的派生产品，其总损耗平均较Y系列下降20%～30%，效率提高约3%。该系列电动机起动转矩大、噪声小、振动小、温升低、寿命长，但价格比Y系列电动机约高30%。对年运行时间大于3000 h、负载率大于50%的情况，应选用YX系列高效电动机。高压异步电动机按照国家标准GB12497-1990《三相异步电动机经济运行》的要求，单台容量200 kW以下的选用低压电动机；容量200～355 kW之间的应进行技术经济分析后选用高压电动机或低压电动机；容量大于355kW的选用高压电动机。

　　2 合理选择电动机功率和电压等级

　　（1）避免长时间空载运行，空载运行时，基波功率因数只有0.2～0.3，但吸取的无功功率约为满载的65%左右。

　　（2）平均负载率β应大于50%，70%≤β≤100%为最佳负载率。

　　（3）合理地选择电动机的电压等级：供电线路短：电网容量允许，负载小于300 kW的一般选用低压电动机；供电线路长，电网容量有限，负载大于500 kW的一般选用高压电动机。

　　（4）电压变化对异步电机性能的影响根据现场运行经验可总结如下（见表1）。

　　三相感应电机运行经济性取决于输出功率与运行电压的合理配合。输出功率越小，经济运行电压越低。对于轻载运行的电机，适当降低运行电压可提高电机效率和改善功率因数。

　　（5）当电动机负载率经常在40%以下，应选择定子绕组接线Δ/Y的自动切换。以100kW异步电动机为例，设每天有10 h负载率在40%以下，设负载率低于40%时平均负载率为30%，电动机绕组为Δ接法，电动机平均效率为85%左右，功率因数为0.65左右。若在负载率低于40%时，将电动机绕组切换为Y接法，则平均负载率提高到90%，电动机平均效率提高到93%左右，功率因数提高到0.85左右。由于电动机效率的提高，每天节电100×0.3×（0.93-0.85）×10=24 kWh。

　　3 电动机调速节电

　　三相异步电动机机构简单，成本低，运行维护方便，因此它使用广泛，遍及各行各业的各个角落，在生产、生活过程中发挥着极其重要的作用。因此，选用经济、合理、高可靠性、高效的调速手段就能实现电动机正常运转。三相异步电动机可采用多种方式来实现调速。根据电机调速经典公式可知，调速方式大致可通过改变磁场极对数p，转差率S，电源频率f 都可以改变电动机的转速n。因此，其调速方法有变极调速，变转差率调速及变频调速三种。