电平衡简介

一、目的意义、国内现状及发展趋势:

近年来,我国的资源环境问题日益突出,节能减排形势十分严峻。近期国家公布的千家重点需要节能减排的企业中电量较大的设备就为电机系统,国内很多企业急需对现有电机系统进行节能改造。

电机系统节能项目具有针对性,需要正确的诊断,对诊下药。目前国内还没有一套成熟的电机系统节能的诊断、评估体系,而且电机系统运行的工况不一,系统运行的特性不同,因此,对电机系统状态进行前期诊断和后期节能效果的评估体系进行研究就比较困难,需要收集大量现场运行数据,进行分析比较,并根据不同工况调整诊断、评估体系。

针对电机系统状态进行前期诊断和后期节能效果的评估体系进行研究,初步建立较为完整的诊断、评估体系,在对化工、医药、汽车等行业电机系统进行节能改造的同时,初步提出科学有效的节能评估系统,为电机系统节能工程实施提供有效的评判方法和依据。

我国已经越来越重视对电动机系统节能技术的研究和项目的开展,但我国电动机系统节能技术与装备水平距离节能目标相差很远,与国际相比有一定距离。我国电机系统由于系统设计最大化、选型和设备采购等原因,导致电机系统大都运行在“大马拉小车”状态下,能源浪费严重。目前用户采用最多的变频调速技术,虽然常常达到了一定的节能效果,但并没有挖掘出系统存在的全部节能潜力。全国电机系统运行效率比国外先进水平低10-30个百分点,相当于国际20世纪七、八十年代的水平。由此产生的电能浪费达到2000多亿千瓦时每年,可见我国电机系统节能潜力巨大。我国政府机关以及相关部门已经提出相关法规政策来推进电机系统节能发展进程,国家发展和改革委员会启动了“十一五”国家十大重点节能工程,电机系统节能工程就是其中之一;同时2008年1月颁布了电动机“能效标识”管理办法,并于2008年6月1日开始实施。这些政策和标准的实施将进一步促进电机系统节能工程的快速发展,也说明了我国对电机系统节能的迫切需求。

二、主要技术参数指标

a) 电机系统(泵系统、风机系统、空压机系统及其他用途电机系统)用电数据统计分析;

b) 电机系统(泵系统、风机系统、空压机系统及其他用途电机系统)用电情况初步诊断、评估;

c) 节能改造后系统节能量的评估方法。

三、研究、试验内容、技术关键

1. 研究内容

电机系统节能诊断、评估体系的建设。

电机系统节能项目具有针对性,需要正确诊断,对症下药。所以对每个项目实施节能改造之前都必须由专业技术人员进行前期的诊断和现场设计;同时节能改造实施后还需要由第三方对系统的节能效果进行评估。

然而,目前关于电机系统节能的诊断和评估还没有建立起一套成熟的诊断评估体系和方法,本项目中将针对电机系统“大马拉小车”、低负荷运行等情况,结合已有的诊断评估经验和设备,建立电机系统状态进行前期诊断和后期节能效果的评估方法,为电机系统节能工程实施提供有效的评判方法和依据。

在电机系统节能诊断、评估体系的建设的具体研究内容如下:

1)电机系统输入、输出边框的确定;

2)企业用能信息的现场采集;

3)企业的能耗情况的初步分析;

4)电机系统的现场测量;

5)测量数据的分析并且确定系统中不合理的用能情况;

6)不合理的部分提出节能改造方案;

7)实施节能改造;

8)节能量的评估方法;

9)节能改造后系统节能量的测量验证与节能量的评估实施。

2. 技术关键

在电机系统节能诊断、评估体系的建设中,关键为①电机系统的现场用能数据收集、测试;②测量数据的分析和确定系统中不合理的用能情况;③提出节能改造方案;

④改造后节能量的评估方法。现场测量的精确性与现场人员的专业性直接影响对系统电能分析的准确性与可信性,节能改造方案的可行性、准确性、可靠性需要人员具有很强的专业性、丰富的经验;同样,完整有效的节能量评估方法对整个前期电机系统节能工作的效果起明确的定量作用。

3. 拟采取的技术方案与措施

①开发专门软件来收集、统计现场用能数据;

②购置或研发专业的、精密的、可实时记录数据的现场测试仪;

③开发节能专家系统对数据诊断、分析、出具节能改造方案。

四、经济效率分析:

目前,我国经济增长速度较快,产业结构重型化格局还没有改变。电机系统节能对国民经济建设、能源节约及环境保护等仍具有重要地位和作用。大家知道能源是关系到国家经济建设和社会发展的重要因素,而电动机系统是一个面大量广的应用产业,又是耗能和节能潜力最大的行业之一。2007年各类电动机总装机容量约为10亿千瓦左右,按年运行时间1500小时计算,年耗电15000亿千瓦时以上,约占全国用电量60%,运行效率比国外先进水平低10~30个百分点,相当于每年浪费电能约1500~4500多亿千瓦时。电机系统节能工程即节约电能,又节约大量的电费,同时节约建电站的投资和相应配套设施的投资,还大大减少了CO2,SO2气体排放量等有害气体的排放。在不能找到很好的能源替代现有能源的情况下,提高能源综合利用率就是最好的减小能源危机的措施,电平衡工作将对我国能源综合利用率的提高起到积极的促进作用。

五、 已具备条件:

已经拥有电机系统节能试验室和现场节能测试系统,电机系统节能试验室包括高效电机试验室和泵系统试验室。

高效电机试验室建于2008年,拥有3套宽频高精度稳频稳压纯正弦波及PWM波静止电源组成自反馈节能型高稳定度负载系统,由0.1%级FLUKE Norma高精度功率分析仪和0.1级HBM转矩转速传感器组成的低不确定度测量系统,能满足工频电机、变频电机及其配套控制器效率的精确测量,同时高稳定度负载系统可按实际工况模拟不同特性的负载,符合相关国家标准和国际标准,达到国际领先水平。整个系统使用工控机及PLC自动控制,可自动实现电机启动、加载、数据采集、卸载、停机等测试过程,配备专用数据分析软件可自动生成报告、特性曲线、数据库及对数据库的管理和查询。试验室能测试各类普通三相异步电动机、高效和超高效三相异步电动机、变频电机、永磁同步电动机等的空载、堵转、温升、效率、功率因数、转矩转速等特性。

泵系统试验室建于2003年,2004年获国家质量检验检疫总局授权。拥有一套大容量开式管路系统和闭式管路系统、一套小容量开式管路系统和闭式管路系统及一个900m3的地下水池,大、小容量开、闭式管路系统分别配备了三套不同量程的压力流量传感器。测量系统配备高精度仪表,使用计算机控制、数据采集,配合专用数据计算分析软件,可测量泵系统(控制器、电机、水泵等)的参数及效率,符合相关国家标准和国际标准。试验室可测试各类离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵和各类潜水泵、家用泵的泵系统能效、泵水力特性、泵安全性能。

在现场测试系统中有FLUKE435 2台、FLUXUS超声波流量计2台、数字压力表、温度仪、电流钳形表等,可在现场不断电、不停机、不破坏改变原有管路、不影响企业生产的情况下,连续测量记录液体、气体的压力流量,用电设备的电压、电流、功率、功率因数等参数。

已经完成数家企业的电平衡测量与验证。

在人员配备上由3名电机系统节能的专家和5名电机系统节能专业人员组成课题组。