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国家重点推广的电机节能先进技术目录(第一批)

时间:2014/10/18  来源:广东省纺织工程学会  阅读:656次

    为推广应用先进实施电机节能技术,能效提升计划提供技术途径、为提升电机系统终端用能设备能效水平,落实工业绿色发展专项行动,为地方组织实施电机能效提升计划提供技术途径,经地方各地区工业和信息化主管部门推荐、专家评审及网上公示,工业和信息化部编制完成了《国家重点推广的电机节能先进技术目录(第一批)》,现予以公告。请各地区、有关企业加强组织推广。

  1、伺服电机永磁高效节能技术

  采用短时过载能力强的电源和大功率驱动器件,融入电机参数自动辨识、自动调整的自适应控制技术,保证系统高加速性能的同时,运行智能可靠。采用谐波抑制技术、能量回馈技术以及功率校正技术,实现电机系统应用的高效率和智能控制。

  适用于功率范围0.75kW~300kW高压或低压的电机系统节能改造,可应用于注塑机的液压动力系统拖动部分、数控机床、纺织机械、包装和印刷机械等设备。 

  应用案例:东莞、武汉、柳州等地2000多台注塑机电机系统节能改造,运行稳定,综合节电率达到40%~80%,注塑机生产效率提升10%,生产成本降低8%。

  2、伺服电机及其驱动控制技术 

  采用MCU(微控制芯片)+PID(比例、积分、微分控制芯片)双核结构及自主研发的传感器,实现智能快速剪线、拨线、抬压脚和高速倒回缝,可匹配18个系列产品,通用性强。相对传统的电机系统及控制技术,主要解决了快速定位、智能操作的问题。相比传统的摩擦片式异步电动机(离合器电机)、涡流式异步电动机(电子马达)、混合步进式电动机(变频电机),能耗降低70%,效率提高30%。 

  适用于功率范围0.55kW~1kW低压电机系统节能改造。可应用于缝制和纺织系统JUKL8100B-7、ZJ9703、JACK2等设备改造。 

  应用案例:中捷股份有限公司10万套总功率55000千瓦伺服电机及其控制系统改造,综合节电率达70%,生产效率提高30%。

  3、稀土永磁伺服电机高动态响应控制技术 

  采用高动态响应稀土永磁伺服电机电磁及结构场路优化设计、高功率密度、小惯量电机制造技术,使电机加减速电流及损耗下降50%,成本降低50%。主要解决了频繁加减速状态运行中自身惯量产生的损耗及发热、动态响应及高精度定位问题。 

  适用于1kW~250kW注塑机伺服泵系统节能改造,除用于注塑机外,还可应用于军工火炮及雷达、铝合金挤出机、数控机床等设备。 

  应用案例:佛山凤铝铝型材挤出机3台总功率300kw电机节能改造,综合节电率28%,生产效率提升12%。为宁波海天、浙江申达,杭州泰瑞,宁波利广等数十家塑机厂家进行产品升级换代,共改造3000多台电机。

  4、数控机床电主轴及控制技术 

  采用专用驱动器、永磁体内嵌式转子结构及特殊设计的定子绕组,实现0-4000转/分的无级调速,简化了主轴结构,省去了传统的主轴齿轮箱、皮带轮等,降低了主轴的振动和噪音,减少了主轴轴承磨损,提高了传动精度、加工精度及光洁度。综合效率可提高20%左右,切削效率较传统机械主轴可提高2.7倍,主轴刚度提高至219N/mm,电机温升控制在30(K)以下,提高了主轴静态刚度和系统热稳定性并显著降低成本。 

  适用于主轴通孔直径Φ82或Φ62、转速4000rpm及以下的数控车床设备。 

  应用案例:大连机床厂8台总功率104kW电机节能改造,车床加工能力提高2.7倍,综合节电率达20%。
 
  5、永磁同步无齿轮曳引机技术 

  采用低速大转矩永磁同步电机直驱技术,整机体积相对有齿轮的电机减少50%。通过优化电磁和机械方案,使电机输出稳定,运行平稳,可适配多种变频器。自主开发了静音制动器,噪音降低至55dB。整机能耗低、使用寿命长、传动效率高、综合效率由60%提高到85%以上,且基本不用维修。与采用减速齿轮箱的异步电动机相比,综合节电率达40%以上。

  适用于功率范围1.9kW~110kW电梯曳引机的电机系统节能改造,可应用于工业电梯、民用住宅、医用电梯等设备。

  应用案例:杭州中兴大厦电梯3台总功率40kW电机节能改造,综合节电率40%。

  6、永磁变频螺杆泵专用电机系统

  采用高效低速大转矩永磁电机,利用无位置传感器的直接转矩控制等智能化控制技术,实现转速可在15-200r/min范围内无级调节,并具有防反转、记忆、保护、显示功能。通过将抽油杆、油负荷的承重及其密封等电机结构一体化设计及槽口优化,简化了原螺杆泵抽油机的机械结构,降低了成本,减少了振动和噪声,提高了运行的安全可靠性。相对传统的螺杆泵工作的方式,该系统省去了中间减速装置,成本降低了10%以上,系统综合节电率30%以上。 
  
  适用于功率范围5.5kW~55kW低压电机系统节能改造,可应用于油田螺杆泵抽油机、油气田煤层气采气设备等。 

  应用案例:大庆油田有限责任公司723台总功率15906kW电机改造,综合节电率达30.2%,生产效率提高15%以上。

  7、高速永磁同步变频调速电动机

  采用自主研发的高速大功率内置式磁路转子结构及氟利昂螺旋冷却风道结构,开发了适用高速重载高压油润滑绝缘滑动轴承结构、H级耐氟利昂耐电晕的绝缘体系,系统提升了电机制造工——电机效率达到97.5%以上,重量仅为同等功率传统空调电机的1/5,成本下降30%以上。电机配套的空调离心机COP(能效比)比国际目前最高水平提高5%~10%,比传统定频压缩机节能30%以上,而体积仅为同规格的1/3。

  适用于功率范围50~1000kW,转速范围0~20000r/min,电压范围0~10000V需要大功率高转速电机驱动的商用空调、工业制冷设备、离心式压缩机、螺杆式压缩机、机床电主轴及其它高效伺服驱动系统。

  应用案例:400kW、12000r/min、380V高速永磁同步变频电机已应用于珠海格力电器股份有限公司的商用空调双级高效永磁直驱离心式制冷压缩机组,比传统定频压缩机节能30%以上。

8、高压电动机变频调速技术

  采用DSP(数字信号处理器芯片)+FPGA(大规模现场可编程门阵列芯片)构架的可变电压、可变频率控制技术及功率模块多电平串联移相式SPWM(正弦波脉宽调制技术)的方式,省掉了输出升压变压器、输出滤波装置、速度传感器等装置。自主研发了大功率水冷型高压变频装置,解决了大功率变频调速系统中的散热问题。硬件设计简单,运行速度快,成本降低10%,扩展性强,稳定可靠。 
  
  适用于功率范围250kW~5000kW需要调速的高压三相异步电机,对电机型号无特殊要求,可应用于电力、冶金、水泥、石化、化工、市政等行业引风机、送风机、除尘风机、凝结水泵、循环水泵等。 

  应用案例:国电双鸭山发电有限公司引风机4台总功率5000kW电机的节能改造,目前已稳定运行2年,综合节电率25%。

  9、中压大功率一体化变频调速系统

  采用一体化机电系统拓扑结构和全光纤同步控制技术,匹配优化电机和变频调速装置,实现了输出谐波电压上升率和波形对电机绝缘影响的最佳控制,控制精度达到0.01,电机损耗下降10%以上。相比传统变频调速技术,主要解决了在特定场合多台一体机拖动同一刚性负载的问题,尺寸更加紧凑,成本降低约20%,线路损耗下降70%以上。 

  适用于功率范围160kW~1000kW,电压范围1140V~3300V的电机系统,可应用于煤矿绞车、掘进机、刮板机、皮带机和压缩机、水泵、风机等设备。 

  应用案例:在神华集团神东煤炭分公司进行20台总功率10000kW电机节能改造,以改造完成的500kW一体机(单台)为例,应用到井下防爆负载运行共3200小时,实现节电62万kWh,综合节电率达15%。

  10、高效电机智能控制系统

  集成高效电机、变频调速控制装置及传感器技术,通过多类型传感器传导,将工况的各种参数直接传输到变频调速控制装置及控制系统,实现运行自动化。系统结构紧凑、简单,制造成本较低。相比传统的电磁调速电动机系统,综合节电率达到15%。 

  适用于0.55kW~355kW低压电机系统节能改造。可应用于市政水泵系统;食品行业冷冻机组、建筑行业的高压泵(注水泵、注浆泵)、纺织行业的梳理机等节能改造。该产品可替代目前大量应用的电磁调速电动机系统。 

  应用案例:山东诸城市外贸食品冷藏有限公司60台总功率11000kW电机节能改造,系统运行稳定,综合节电率15%以上。

  11、无刷双馈电动机变频调速技术 

  采用矢量控制等技术对风机、泵用无刷双馈电动机进行调速控制,主要解决了大容量电机配置高、能耗高、效率低的问题,实现低压小容量变频器控制高压大容量电机,控制精度高、响应速度快。相比传统的电机变频调速技术,变频器容量减少50%以上,成本约为原来的1/3到1/6;相比不加调速的电机系统,电机系统平均节电率可达45%。

  适用于3000kW以下的高压或低压电机系统,可应用于冶金、石油、化工、纺织、电力、建材、煤炭、医药、食品、造纸等行业风机、泵类负载的调速。 

  应用案例:湖北黄麦岭磷化工集团循环冷却水系统1台功率296kW电机的节能改造,目前连续稳定运行超过18个月,改造后系统平均节电率45%。

  12、变极多速高压异步电动机设计制造技术 

  采用定子绕组优化设计,单绕组双速接法,相比传统的双速技术,节省铜材50%, 效率高、功率因数高,可智能控制,系统匹配方便,主要解决了采用一套绕组代替传统变极电机中两套绕组的问题,且变极多速高压异步电动机设计制造技术解决了变极运行时的噪声振动等问题,生产工艺与普通高压电机基本相同。 

  适用于10kW~20000kW高压或低压需要分级调速的水泵、风机等电机系统节能改造,可应用于钢铁、石化、水利、矿山等行业。

  应用案例:陕西泾惠渠6台(600/300kW,8/10极,10kV)总功率1800kW双速潜水电机节能改造,综合节电率30%以上。

  13、无触点切换绕线转子起动电阻电动机 

  电机启动与运行分开设计,通过二种定子接法的切换及特殊的复合绕组转子,实现启动时转子回路通过滑环电刷接入启动电阻,启动完成后自动转换为运行状态的功能,启动时滑环电刷有电流、电压,增大启动转矩,运行时转子自成回路,转子滑环电刷上无电流,无电压,没有滑环用电,降低更换滑环电刷的维护成本,解决了大容量绕线转子电机的启动问题。 

  适用于1000kW以上大中型高压电机系统节能改造,可应用于矿山、水泥等行业重载启动机械的球磨机,也可用于风机、水泵等普通机械,可替代YR系列的大型高压电动机和传统大功率绕线电动机。 

  应用案例:迁西中兴矿业2台245kW磨机电机节能改造,综合节电率达7%以上;中材科工集团罗定水泥2台功率3550kw电机正在进行改造。

  14、无滑环绕线转子异步电动机 
 
  采用转子复合绕组技术,降低了起动电流,提高了起动转矩,功率因数高。启动与运行分开设计,分别达到最佳效果,降低了制造和更换滑环电刷的制造和维护成本。 

  适用于10kW~3000kW高压或低压的电机系统节能改造,可应用于机械、水利、矿山、油田等行业重载机械以及风机、水泵等普通机械,可替代YR系列低压、高压绕线转子电动机。 

  应用案例:河北唐山福珍全矿业17台总功率4165kW电机节能改造,综合节电率达10%以上。

  15、单速电动机变极再制造技术 

  采用负载与运行工况匹配技术,根据工况需求,匹配风机、水泵的输出压力和流量。采用电动机单绕组双速再制造设计技术,根据风机、水泵的输出改变电动机的转速,降低电动机的输出功率,更换定子绕组,再制造成变极双速电动机。 

  适用于火力发电厂循环水泵、增压风机系统的节能改造。  

  应用案例:江苏利港电厂600MW机组的锅炉排烟管道脱硫系统用的2台总功率4000KW增压风机电动机节能改造,由12极再制造为12/16极,单台节电率达20%;浙江兰溪电厂4台总功率15200kW循环水泵电机节能改造,由16极再制造为16/18极,单台节电率达30%。

16、存量老旧电动机铸铜转子高效再制造技术 

  采用经过优化设计的铸铜转子替换存量老旧Y、Y2系列的电动机中的铝转子,在保持定子系统不变的情况下,将电动机的能效水平提高一到两个能效等级,把普通电机再制造成为(超)高效电动机。与目前使用的其它电动机再制造方式相比,由于不需要对定子部分进行任何改造,只是对于转子部分进行整体更换,操作简单可行,技术难度和成本较低。 

  适用于功率范围0.55kW~45kW,机座号从80到200, 极数包括2,4,6极的Y系列和Y2系列电动机高效再制造。  

  应用案例:在中铝洛阳铜业集团开展老旧电动机铸铜转子高效再制造应用,以一台7.5kW的电动机为例,更换铜转子的电机平均耗电量为5.98kWh/h.而铝转子电动机平均耗电量为6.4kWh/h,综合节电率达到7%以上。

  17、高压永磁同步电动机

  采用实心转子磁极铁心和起动笼复合结构,通过气隙长度、风扇和通风散热风道的优化设计,显著降低电动机温升。取消了线圈和硅钢片,降低了铜耗铁耗,减小了转子体积,转子无电流,降低了系统运行电流和损耗,且满足大起动转矩的要求。电动机功率因数达到0.99,效率大于96%,结构简单,故障率低,高效运行范围宽。

  适用于功率范围200kW~2000kW高压电机系统改造,可应用于钢铁行业水泵、高炉风机、环冷风机、烧结风机、空压机、磨机、皮带机、除尘风机等设备;石化行业风机、真空泵、空压机及热力循环泵等设备;电力行业水泵、浆液泵、渣浆泵、脱硫氧化风机、脱硫增压风机、锅炉风机、引风机、磨煤机等设备;煤炭行业通风机、水泵等设备。

  应用案例:国电太原第一热电厂脱硫氧化风机2台总功率560kW电机(6kV)节能改造,目前已经安全稳定运行16个月,运行电流降低了25.1%,功率因数达到0.999,效率96%,综合节电率达14.12%。

  18、永磁自起动同步电动机

  采用新型专利结构永磁体独立励磁,无需无功补偿。转子结构的起动功能与运行功能分离,起动转矩大,配电线路电阻损耗低,没有滑环电刷的机械接触、运行可靠,在25%-120%负载范围内能效曲线变化平缓,经济运行特性范围宽,温升降低20K,功率因数达0.96以上,运行电流下降约10%。相比电励磁同步电动机,无需汲取直流电流励磁即无励磁损耗,电机效率高,重载起动能力远高于一般电动机。

  适用于功率范围4kW~1500kW高压或低压电机系统改造,可应用于冶金、石油、化工、电力、纺织、塑料、煤炭、建材、矿山行业的风机、泵、压缩机、机床、传输带等设备的驱动装置。 

  应用案例:包头钢铁(集团)有限责任公司4#高炉主料皮带系统800kW电机系统改造,综合节电率达到20%以上;完成唐山文丰钢厂风机系统4极450kW及6极800kW电机系统改造,综合节电率9.6%。

  19、三相永磁同步电动机设计技术 

  通过控制永磁电机气隙磁密的饱和特性,使变频调速器推定转子位置精度得到提高。采用150℃/5h磁稳定工艺及高效率(IE4)、高功率因数(1.0)、高失步转矩(2.2~2.5)的设计技术,使磁损耗控制在2.5%以内,降低成本4%。使永磁体不退磁,永磁电机不反转,运行可靠不失步,节电效果明显。 

  适用于功率范围5.5kW~55kW纺织行业的细纱机、倍捻机和捻线机;功率范围22kW~90kW塑胶行业的开炼机、密炼机、注塑机;功率范围5.5kW~200kW水泥行业和化纤行业的搅拌机、拌料鼓;功率范围22kW~75kW(变频调速)金属加工行业的金属拉丝机。

  应用案例:贝卡尔特(中国)技术研发公司14台总功率224kW电机节能改造,综合节电率为12%;华芳集团青纺织染有限公司13台总功率240.5kW电机节能改造,综合节电率为15%;上海德福伦化纤有限公司16台总功率88kW电机节能改造,综合节电率为25%。

  20、开关磁阻电机及调速系统技术 

  采用先进的控制策略及电机电磁和结构优化设计等专有技术,解决了开关磁阻电机转矩脉动和噪音两大技术难题,实现了良好的无级调速功能。该技术调速范围可达25:1,30%的启动电流可以产生150%的启动转矩,3秒内可以实现快速刹车。相比传统电机技术,平均节电率达30%以上,可实现全闭环伺服智能控制,功率和转速可以根据工况系统进行自动调节,与工况系统匹配率达到95%以上。

  适用于功率范围2.2kW~200kW高压或低压的电机系统节能改造。可应用于石油抽油机、球磨机、注塑机、高铁电机、冶金辊道电机、拉丝机、新能源汽车、重卡或坦克、港口提升机、制冷设备、风力发电设备、水泵、船舶、机床、风机等设备改造。 

  应用案例:克拉玛依油田抽油机4台总功率180kW电机改造,综合节电率达75%,电网因数从0.75提高到0.98,平均产油量提高30%以上。

  21、开关磁阻电机设计及控制技术 

  开关磁阻电机采用变斩波频率运行,减小了开关损耗。通过优化槽型设计,降低了杂散损耗。控制采用软斩波技术,减小IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的开关损耗。创新内部风道设计,提高电机的散热能力,同时减小电机体积。采用转子加固设计,可实现频繁正反转及带载起停,可去掉离合器及变速箱,简化机械结构,高效节能。实时反馈闭环运行,能量根据需求输出,减少了能量浪费。 

  适用于功率范围4kW~315kW,机座号132到355电机系统改造,可应用于电动螺旋压力机、压砖机、纺织机械、抽油机、曲柄压力机、煤矿机械等。 

  应用案例:在山东耐火材料有限公司王村分公司400吨摩擦压砖机开关磁阻电机系统改造,节电率为67.86%。

  22、永磁涡流柔性传动节能技术 

  通过创新磁路结构设计和电磁场建模与优化,利用导体转子和永磁转子之间的磁场实现由原动机到负载的转矩传输,改变了传统的传动和调速方式,节能率达20%~30%。同时,该系统具有缓冲启动对电网的冲击、过载保护、延长设备使用寿命、减少振动等优点。系统结构简单,安装方便,设备维护量和维修费用极低。 

  适用于1.5kW~3500kW高压或低压电机系统改造,可用于冶金、发电、矿山、造纸、石化等行业泵机、风机、皮带运输机、装卸设备、压缩机、离心机、削片机、粉碎机、制浆机、碎浆机、破碎机、锤磨机、搅拌机等改造。 

  应用案例:大庆采油一厂4台总功率360kW电机节能改造,综合节电率为30.08%。

  23、永磁传动控制技术 

  基于自主知识产权的可调节磁扭矩的传动轴永磁耦合传动和调速装置,采用筒盘复合式结构和独特散热结构,融合铸造技术、润滑技术、磁悬浮技术、散热技术等,解决了电机堵转的问题,减缓负载冲击。实现机械传动的绝对软连接,容忍轴偏心,隔离并减小振动和降低噪声。电机可在空载状态下软启动,传动效率最高达到97%,降低启动电流30%-50%,启动时间缩短50%,无级调速范围在0~98%。该技术可靠性高,结构简单,可适应恶劣环境,设备维护成本降低60%以上,针对离心式负载,节电率达到20%~65%。

  适用于功率范围5.5kW~4000kW高压或低压的电机系统节能改造。可用于火力发电水泵设备和风机;石化行业压缩机;煤矿提升机、皮带机;冶金行业风机、水泵、辊压机;造纸行业粉碎机、造纸机、复卷机;水泥行业制造窑炉风机、压力送风机等设备改造。 

  应用案例:中电国际平顶山姚孟电厂3台总功率640kW电机节能改造,综合节电率51.3%;完成山西铝业集团1台功率550kW电机节能改造,综合节电率45.2%;完成鄂尔多斯市恒泰煤炭有限公司2台总功率为825kW电机节能改造,综合节电率57.4%;完成中石化胜利油田1台功率1000kW电机节能改造,综合节电率54.8%。

  24、水泵系统优化控制技术 

  采用三元流高效叶轮和高效稳流装置,通过改变整流片的预旋角度来改变叶轮进口的流场分布,调节水泵进水口流量。采用专利纳米喷涂,减少摩擦损失,改善水流动性,减少边界层厚度。通过智能控制和管网优化,降低水泵系统以外的系统能耗损失,综合节电率达30%左右。通过专利稳流装置,将系统实际使用效能稳定在85%以上。 

  适用于功率范围5.5kW~3000kW高压或低压的水泵系统节能改造,可应用于化工、钢铁、水泥等行业。 

  应用案例:江苏沙钢集团淮钢特钢有限公司51个循环水系统、78台水泵的节能改造,综合节电率超过25%。

  25、关联预测控制技术  

  通过建立制冷站电机系统的关联数据库,采用智能前馈控制使系统实现全自动稳定可靠运行,设备低速运转而无需频繁起停,减少设备磨损、噪音和振动,延长使用寿命。解决传统制冷站因单点、局部控制造成的运行效率低的问题。相比传统制冷站控制技术,年节电率提高20%以上。 

  可广泛应用于制药、钢铁、造纸、电路板生产、电子芯片制造、大型数据计算中心、数据灾备中心、工业控制中心、航空航天领域生产及装配厂房、舰艇、船舶、核工业厂房等的制冷站的改造。 

  应用案例:合肥乐凯3#拉幅线工业制冷站11台(套)、总电功率813.5kW改造,系统综合节电率22%;完成深圳航天东方红海特卫星有限公司集成冷冻站28台(套)、总电功率1322KW改造,系统综合节电率25%。

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