西瑪電機深挖節能改造需求 高效節能電機創佳績

2022年，面對嚴峻的疫情和嚴峻的環保形勢，國家、各地方政府積極響應國家節能減排政策，加大節能力度，推廣高效節能電機。以高效電機替代一般變頻調速系統，以更高的效率、更低的成本來滿足用戶的需求，為用戶帶來節能環保效益。在企業生產和生活中發揮著重要作用。據統計，截止目前國內共進行了1.6億臺高效、節能電機改造。實現了節能效果顯著。對于電機驅動系統來說是一個巨大且必須要投入資金來完成的目標。西瑪高效節能電機在這方面具有得天獨厚的優勢，在項目建設中采用全自動化控制系統和設備，具有高質量、安全性和可靠性，節能環保效果顯著，能夠有效地降低能耗達30%以上，創造了良好的經濟效益。這次西瑪電機在廣東潮州的某工業用電改造項目中獲得優異成績，其最大額定功率5KW變頻器在全直流電機驅動系統中采用了西瑪全新高性能驅動系統。· 

一、項目背景

潮州潮安區是一個典型的工業城市，有規模以上的工業企業近200家，主要集中在制造業、冶金、建材、電力等行業。現有企業規模普遍較大，用電負荷也隨之較高，這就給用戶使用單位帶來了巨大的能源浪費。據統計，截止2019年年底，潮州地區規模以上工業企業共達8000家。在傳統的工業用電設備和工藝上都存在著許多無法避免都會對企業乃至整個社會產生巨大能耗影響。為此潮安區政府積極響應國家“雙碳”戰略行動計劃大力推廣節能減排新技術新產品新設備。在這種情況下為推動整個潮州地區節能減排工作發揮了積極作用。但隨著客戶對企業節能環保需求不斷提升，為其提供一套高效、節能的專用環保動力驅動系統來解決傳統電機對市場上變頻調速系統帶來的功耗問題并不斷進行升級的問題。

1、行業背景

國家提出碳達峰、碳中和的目標。積極應對氣候變化，將減排工作提上日程，工業企業作為節能減排重點單位，迫切需要通過提高能效、改造技術來降低企業能耗。提高能效是實現碳中和的重要手段，也是企業持續發展、提高競爭力必須實現的目標。隨著中國“雙碳”戰略行動計劃的不斷推進，工業用電量占全社會用電量比例也越來越大，根據《中國用電量統計年鑒(2017)》顯示,2017年中國工業用電總電量約為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%。當前我國工業企業多采用三相異步電動機來替代交流電動機，但國內仍有很多工業企業無法達到“三相異步電動機功率密度較低”及“體積小，重量輕”等優點，導致傳統工業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能環保需求，迫切需要節能高效新一代調速電機來替代直流電動機和傳統機械水泵等調速設備與工藝，來提高電動機的工作效率和節能效果。

2、客戶需求

客戶所需能耗：電能需求量，需要采用變頻調速技術，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，需要用到變頻調速裝置，且電機速度快，功率因數低，需采用高功率因數壓縮機，但功率因數需要考慮使用單位實際用電需求情況下進行選擇，由于功率因數低于0.85,導致需要頻繁切換，會影響到生產效率。同時傳統壓縮機在運行時，會不斷產生大量污染物，也會造成污染環境。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生巨大能耗，需要使用較長時間才能達到客戶要求。同時因電機功率因數較低導致轉速不穩定從而給企業生產造成巨大影響，因此需要對傳統壓縮機進行升級改造才能達到理想效率。

3、項目方案

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

二、項目實施方案

項目位于廣東省潮州市潮安區，工業企業是指通過使用節能燈、工業用電、照明設備等來節約用電的生產工藝過程。為實現節能減排目標；提高電力裝備的效率及生產的安全性；提高設備的使用效率。達到節能效果可降低企業的生產成本；提高設備的運行水平及穩定性。西瑪電動機使用專用變頻器在全直流驅動系統中采用全新高性能驅動系統。該客戶工廠原有廠房中屬于中頻空調負載而不是變頻調速負載用電高峰期負荷太重導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動系統中應用了西瑪先進的變頻調速技術。主要應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及其設備。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，實現無級調速。在運行過程中將產生電能變換，經蓄電池可使機械能轉化為熱能，再由空調將熱量帶走或加熱被用戶生產設備。使生產或生活保持一定數量的熱量和水或空氣。從而達到降低用電成本和延長電氣使用壽命等目的。

1、從節約能源角度考慮，本項目對現有車間原有照明系統進行節能改造。

在車間照明中采用節能燈及紫外線節能燈。同時車間照明系統可以采用自然通風，減少室外熱量進入車間。既節能又節省能源。車間照明系統采用照明節能燈，根據《潮州市潮安區工業企業照明用能管理暫行辦法》（潮安規〔2014〕12號）規定：車間照明系統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能燈媲美。本項目采用自然通風照明，并采用自然通風光源。

2、在廠房整體內部改造為一條無菌的冷卻系統并使用西瑪節能變頻風機對其所有的設備進行控制。

車間內部的空調制冷系統與原來的中頻冰箱、冰柜等制冷設備采用一臺風機對所有的制冷設備進行控制。車間內部一套新風系統將所有的熱空氣導入車間內部排出。通過空調降溫將廠房內部的溫度降低后再引入冷風，從而提高整個車間的溫度。達到整個廠房可以保持較低熱負荷下制冷效果提高產熱量及產熱率。西瑪節能變頻風機將廠房各個設備進行智能控制，空調制冷系統，對新風進行控制，利用其新風作為冷卻水循環利用，來降低廠房內部溫度，從而實現整個廠部的節能效果。

3、針對該客戶廠房原來的中頻空調系統采用傳統的水泵和空氣壓縮機。

風機采用變頻節能型電機，風機采用新型高效節能型電機，轉速可調節，具有自動啟動、停機保護，負載過載能力強等特點。采用變頻壓縮機，變頻輸出電壓、頻率響應速度較高，能穩定運行在±2 V運行狀態，是傳統空調系統壓縮機不能相比較的。并且因為采用變頻技術使得變頻壓縮機運行時風機頻率能穩定，啟動迅速，能提高風機效率3倍以上節能潛力高，能夠顯著縮短風機運行時間，節省電費4~5倍以上效率高且節能潛力高，是中頻空調系統節能潛力最大的系統之一。與傳統產品相比可實現以下優勢:(1)節電效果顯著：節電效果明顯與傳統產品相比可高達6~7倍以上;(2)運行成本低：與傳統產品相比可節約30%~50%運行成本;(3)節能潛力高：與傳統產品相比可大幅節約電費;(4)運行維護費用低：與傳統產品相比可大幅節約維護費用;(5)不需安裝冷凍機組：使用冷凍機組無需安裝壓縮機;(6)風機啟動平穩可靠：運行穩定可靠。綜合對比以上幾點可發現該項目改造效果顯著優于傳統工藝。并且其整個系統運行穩定可靠、經濟效益高、維護費用低、節能潛力大等特點都是西瑪電機節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進行節能改造達到提高中頻制冷效果的目的。

中頻空調主要用于小型的設備或者沒有備用電源。通常是將空調進行電控調節，控制中頻壓縮機運轉速度，從而達到降低中頻空調負荷，從而達到提高中頻空調制冷效果。這類節能改造也是西瑪電機一直以來重點推廣的節能項目之一。該客戶原有廠房中屬于中頻空調負載，且變頻壓縮機運行效率不高，同時該客戶廠區車間空調也是采用變頻壓縮機調速，在中頻空調負載上存在大量用電損耗，且不能及時對中頻空調進行冷卻循環再生用電。中頻空調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風機變頻運行、變頻壓縮機通過變頻器進行換流并對其進行熱管理；同時采用了先進中頻制冷系統可將中頻空調負載中多余損耗轉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產能提高15%-20%效果明顯，節約成本30%以上。項目一期計劃投資3000萬元，主要為6臺變頻風機以及10 KW變頻器。以現有設備為基礎進行升級改造。采用西瑪全新高性能驅動系統為項目定制了3臺節能專用變頻器和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。整個設備為全直流驅動系統，可實現快速響應調速。滿足客戶對設備的快速啟動需求。同時該項目采用變頻調速方式運行一段時間后，不僅減少了用戶空調用電負荷并降低了設備能耗率；而且對于提高生產效率、減少對環境造成污染等方面都有很大幫助。并且該系統可根據現場情況進行自由調節，以達到最佳效果。通過項目一期工程實施，可實現每年可節約電能約21萬度。對環境造成非常小影響。

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，年節電可達10萬度。

從以上數據可以看出，采用西瑪高效變頻電動機后，單臺電機1年可以節電達20萬度左右，而且該電機運行狀態穩定，可靠性高，故障率極低，可以應用在各類需要節能環保的設備上，其整體性能與傳統變頻器相比，節能效果非常明顯！根據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勢：①電機重量輕，安裝維護方便；②高速、大扭矩，運行穩定、噪音低；③運行可靠，運轉噪音低；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環境產生一定變化，所以變頻器廠家在出廠前就會根據使用環境來制定相應的節能方案；⑦運行穩定可靠，壽命長；⑧環保節能：由于高效變頻器和高效變頻電動機是直流電機，不會產生對環境造成污染，從而大大減少其污染產生量（一般為額定功率4倍左右);另一方面由于電機本身的節能效果，也會減少運行時所產生的噪音，使生產過程更安靜穩定。所以在使用過程中需要注意如下幾點：②盡量采用變頻調速方式運行；③在運行過程中出現異常情況時要及時報警或維護；④運行過程中嚴格控制電機溫度、振動及震動，防止造成產品損壞或者影響生產。

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、運行穩定可靠等特點，且能達到5-15%節能效果，節電率可達10%-20%,項目實施后在成本控制方面有很大優勢同時，能保證用戶設備在生產過程中，不受環境影響，有效保證生產設備始終處于最佳狀態。

可以更好滿足客戶需求。采用西瑪變頻電機，高效驅動，以其高效節能，高可靠性，安全可靠等優勢在眾多同類產品中脫穎而出。隨著我國電機工業市場的快速發展，企業的產品技術和工藝不斷更新，電機行業一直處于高速發展階段，行業競爭日趨激烈。同時，隨著國家對節能環保要求越來越高，國家對電機企業節能標準不斷提升和完善，電機行業必須要加快轉型升級、調整發展方向，實現可持續發展，因此在變頻器行業也一直在尋求一種更高效、更環保的電機產品來滿足市場需求和企業發展趨勢。目前西瑪電機已經形成了成熟良好的技術體系：包括節能產品研發體系、服務體系，產品測試認證體系及新產品開發體系五大體系，這也是西瑪電機核心競爭力所在。

四、節能效果顯著，降低成本30%以上

西瑪電機采用直流調速系統，可以有效降低電動機能耗，提升了企業效益，是政府大力推廣高效節能電機的有力舉措。目前，我國高效電機數量眾多，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動系統性能優越，可以使系統更穩定可靠。由于采用最大功率變頻調速與驅動相結合的方式運行。在低轉速、高效負載的情況下具有較低的轉矩損耗和轉矩補償能力：能保證輸出轉矩不小于10%;在高轉速時具有較高的減速能力；滿足在低速及小功率運轉時產生大容量過載能力；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、通過節能改造，電機的轉矩損耗降低，最大功率為1.9 KW,電機轉速由原每小時0.85轉提高到每小時1.40轉，能耗降低30%;

變頻器的輸出轉矩率提高，由原原0.85提高到0.85,電流波形由線性轉為平滑，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，節能效果顯著，綜合造價降低20%以上，同時為客戶節約生產成本，提升了企業利潤水平。電機改造項目投資成本是傳統電機改造項目的2倍，而且節省了生產成本與安裝維護費用，大大降低了企業運營成本，企業經濟效益明顯提升。而產品成本因為采用大功率變頻器直接控制而降低了10%,產品生產成本大幅度降低，經濟效益顯著提升。

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，在電機與散熱風扇、電機接線盒及電氣部件固定時，可使熱量從電機內部散發，避免電機發熱，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，減小電網電壓波動對變頻器工作所產生的干擾，從而大大降低電網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，可以減少電源變壓器和接線端子等元器件帶來的負載功率損耗；并能有效減少電機運行時產生的熱量損耗；減少了變頻器等設備對電網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，電壓波形相對穩定，也就可以有效提高交流電源變壓器負載時電網電壓波形不產生波動影響所使用的電機功率密度、功率因數等性能指標。與交流電機相比，具有以下優點:(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電機自動調節，使轉速與負載相適應;(3)可適應負荷變化，減少損耗，提高效率;(4)具有電機過載保護功能;(5)可以有效提高電網性能、穩定性和安全性，減少事故造成的損失。同時直流電機采用三相異步電機結構設計，在保證高效運轉能力的同時還可以降低能耗。