西玛电机深挖节能改造需求 高效节能电机创佳绩

2022年，面对严峻的疫情和严峻的环保形势，国家、各地方政府积极响应国家节能减排政策，加大节能力度，推广高效节能电机。以高效电机替代一般变频调速系统，以更高的效率、更低的成本来满足用户的需求，为用户带来节能环保效益。在企业生产和生活中发挥着重要作用。据统计，截止目前国内共进行了1.6亿台高效、节能电机改造。实现了节能效果显著。对于电机驱动系统来说是一个巨大且必须要投入资金来完成的目标。西玛高效节能电机在这方面具有得天独厚的优势，在项目建设中采用全自动化控制系统和设备，具有高质量、安全性和可靠性，节能环保效果显著，能够有效地降低能耗达30%以上，创造了良好的经济效益。这次西玛电机在广东潮州的某工业用电改造项目中获得优异成绩，其最大额定功率5KW变频器在全直流电机驱动系统中采用了西玛全新高性能驱动系统。· 

一、项目背景

潮州潮安区是一个典型的工业城市，有规模以上的工业企业近200家，主要集中在制造业、冶金、建材、电力等行业。现有企业规模普遍较大，用电负荷也随之较高，这就给用户使用单位带来了巨大的能源浪费。据统计，截止2019年年底，潮州地区规模以上工业企业共达8000家。在传统的工业用电设备和工艺上都存在着许多无法避免都会对企业乃至整个社会产生巨大能耗影响。为此潮安区政府积极响应国家“双碳”战略行动计划大力推广节能减排新技术新产品新设备。在这种情况下为推动整个潮州地区节能减排工作发挥了积极作用。但随着客户对企业节能环保需求不断提升，为其提供一套高效、节能的专用环保动力驱动系统来解决传统电机对市场上变频调速系统带来的功耗问题并不断进行升级的问题。

1、行业背景

国家提出碳达峰、碳中和的目标。积极应对气候变化，将减排工作提上日程，工业企业作为节能减排重点单位，迫切需要通过提高能效、改造技术来降低企业能耗。提高能效是实现碳中和的重要手段，也是企业持续发展、提高竞争力必须实现的目标。随着中国“双碳”战略行动计划的不断推进，工业用电量占全社会用电量比例也越来越大，根据《中国用电量统计年鉴(2017)》显示,2017年中国工业用电总电量约为2150亿千瓦时，占全社会用电量比例为11.9%。而2019年全国工业用电总电量为2664亿千瓦时，占全社会用电量比例约为9.6%。当前我国工业企业多采用三相异步电动机来替代交流电动机，但国内仍有很多工业企业无法达到“三相异步电动机功率密度较低”及“体积小，重量轻”等优点，导致传统工业电机难以满足用电需求，且效率不高，难以满足日益增长的节能环保需求，迫切需要节能高效新一代调速电机来替代直流电动机和传统机械水泵等调速设备与工艺，来提高电动机的工作效率和节能效果。

2、客户需求

客户所需能耗：电能需求量，需要采用变频调速技术，但同时对原有压缩机也提出了更高要求。原有压缩机在启动时，需要用到变频调速装置，且电机速度快，功率因数低，需采用高功率因数压缩机，但功率因数需要考虑使用单位实际用电需求情况下进行选择，由于功率因数低于0.85,导致需要频繁切换，会影响到生产效率。同时传统压缩机在运行时，会不断产生大量污染物，也会造成污染环境。电机寿命：客户在改造过程中需要考虑到电机正常运行时产生巨大能耗，需要使用较长时间才能达到客户要求。同时因电机功率因数较低导致转速不稳定从而给企业生产造成巨大影响，因此需要对传统压缩机进行升级改造才能达到理想效率。

3、项目方案

西玛电机具有性能稳定、运行稳定的特点，在工业生产中，具有低功耗、高效率、低噪音、高速化等特点，在节能方面有着突出的优势。其电机采用低压变频调速技术，实现了节能效果，能有效降低电机成本，提高电机能效。西玛电机选用了YE5.html target='_blank'>YE5系列一级能效高效节能电机、YVFE5系列高效节能变频电机（一级能效）以及 IGBT模块等部件，有效克服了电机在高转速情况下产生的噪声问题，保证了电机在高速运行时不会产生噪声，降低了噪音对企业环境的影响，并且实现了电动机高速运行时效率最大化及节能效果。采用西玛高效节能电机就是为了达到高性价比低能耗效果而开发的节能产品，能为客户节约大量成本和能源。

二、项目实施方案

项目位于广东省潮州市潮安区，工业企业是指通过使用节能灯、工业用电、照明设备等来节约用电的生产工艺过程。为实现节能减排目标；提高电力装备的效率及生产的安全性；提高设备的使用效率。达到节能效果可降低企业的生产成本；提高设备的运行水平及稳定性。西玛电动机使用专用变频器在全直流驱动系统中采用全新高性能驱动系统。该客户工厂原有厂房中属于中频空调负载而不是变频调速负载用电高峰期负荷太重导致的过电压或过电流以及其他故障。西玛MV3系列大功率变频器在全直流驱动系统中应用了西玛先进的变频调速技术。主要应用于交流异步电动机、交直流电动机、各种异步电动机、减速器电动机等无功电源系统及其设备。变频压缩机采用全直流电制式工作：低压电动机、变频器采用同步控制(PSA)技术，实现无级调速。在运行过程中将产生电能变换，经蓄电池可使机械能转化为热能，再由空调将热量带走或加热被用户生产设备。使生产或生活保持一定数量的热量和水或空气。从而达到降低用电成本和延长电气使用寿命等目的。

1、从节约能源角度考虑，本项目对现有车间原有照明系统进行节能改造。

在车间照明中采用节能灯及紫外线节能灯。同时车间照明系统可以采用自然通风，减少室外热量进入车间。既节能又节省能源。车间照明系统采用照明节能灯，根据《潮州市潮安区工业企业照明用能管理暂行办法》（潮安规〔2014〕12号）规定：车间照明系统主要照明光源为白炽灯和 LED灯，这两种光源在使用寿命上都不能与节能灯媲美。本项目采用自然通风照明，并采用自然通风光源。

2、在厂房整体内部改造为一条无菌的冷却系统并使用西玛节能变频风机对其所有的设备进行控制。

车间内部的空调制冷系统与原来的中频冰箱、冰柜等制冷设备采用一台风机对所有的制冷设备进行控制。车间内部一套新风系统将所有的热空气导入车间内部排出。通过空调降温将厂房内部的温度降低后再引入冷风，从而提高整个车间的温度。达到整个厂房可以保持较低热负荷下制冷效果提高产热量及产热率。西玛节能变频风机将厂房各个设备进行智能控制，空调制冷系统，对新风进行控制，利用其新风作为冷却水循环利用，来降低厂房内部温度，从而实现整个厂部的节能效果。

3、针对该客户厂房原来的中频空调系统采用传统的水泵和空气压缩机。

风机采用变频节能型电机，风机采用新型高效节能型电机，转速可调节，具有自动启动、停机保护，负载过载能力强等特点。采用变频压缩机，变频输出电压、频率响应速度较高，能稳定运行在±2 V运行状态，是传统空调系统压缩机不能相比较的。并且因为采用变频技术使得变频压缩机运行时风机频率能稳定，启动迅速，能提高风机效率3倍以上节能潜力高，能够显著缩短风机运行时间，节省电费4~5倍以上效率高且节能潜力高，是中频空调系统节能潜力最大的系统之一。与传统产品相比可实现以下优势:(1)节电效果显著：节电效果明显与传统产品相比可高达6~7倍以上;(2)运行成本低：与传统产品相比可节约30%~50%运行成本;(3)节能潜力高：与传统产品相比可大幅节约电费;(4)运行维护费用低：与传统产品相比可大幅节约维护费用;(5)不需安装冷冻机组：使用冷冻机组无需安装压缩机;(6)风机启动平稳可靠：运行稳定可靠。综合对比以上几点可发现该项目改造效果显著优于传统工艺。并且其整个系统运行稳定可靠、经济效益高、维护费用低、节能潜力大等特点都是西玛电机节能改造项目方案中所要考虑到的一个方面并能得到客户一致好评。

4、针对该客户原有车间配电柜上的空调进行节能改造达到提高中频制冷效果的目的。

中频空调主要用于小型的设备或者没有备用电源。通常是将空调进行电控调节，控制中频压缩机运转速度，从而达到降低中频空调负荷，从而达到提高中频空调制冷效果。这类节能改造也是西玛电机一直以来重点推广的节能项目之一。该客户原有厂房中属于中频空调负载，且变频压缩机运行效率不高，同时该客户厂区车间空调也是采用变频压缩机调速，在中频空调负载上存在大量用电损耗，且不能及时对中频空调进行冷却循环再生用电。中频空调在恒温恒湿条件下工作需要较大体积与功耗损耗。为解决此问题西玛电机在恒温恒湿条件下实现风机变频运行、变频压缩机通过变频器进行换流并对其进行热管理；同时采用了先进中频制冷系统可将中频空调负载中多余损耗转化为热能带走并提高制冷效率。

三、项目概况

该项目的主要目的是为了改造后可实现产能提高15%-20%效果明显，节约成本30%以上。项目一期计划投资3000万元，主要为6台变频风机以及10 KW变频器。以现有设备为基础进行升级改造。采用西玛全新高性能驱动系统为项目定制了3台节能专用变频器和1台高效变频电动机用于替换原有2台2相变频器及1台直流无刷电机。整个设备为全直流驱动系统，可实现快速响应调速。满足客户对设备的快速启动需求。同时该项目采用变频调速方式运行一段时间后，不仅减少了用户空调用电负荷并降低了设备能耗率；而且对于提高生产效率、减少对环境造成污染等方面都有很大帮助。并且该系统可根据现场情况进行自由调节，以达到最佳效果。通过项目一期工程实施，可实现每年可节约电能约21万度。对环境造成非常小影响。

1、以6台4相变频器和一台高效变频电动机替换原有2台2相变频器及1台直流无刷电机，年节电可达10万度。

从以上数据可以看出，采用西玛高效变频电动机后，单台电机1年可以节电达20万度左右，而且该电机运行状态稳定，可靠性高，故障率极低，可以应用在各类需要节能环保的设备上，其整体性能与传统变频器相比，节能效果非常明显！根据目前市场反馈情况来看，西玛高效变频电动机在市场上具有极强竞争力，成为国内最受欢迎变频电动机之一！与其他变频电机相比，西玛高效变频电动机具有显著优势：①电机重量轻，安装维护方便；②高速、大扭矩，运行稳定、噪音低；③运行可靠，运转噪音低；④电机体积小，便于携带；⑤电机功率密度高；⑥体积小噪声低、易于维护等特点。另外电机在使用过程中还会根据环境产生一定变化，所以变频器厂家在出厂前就会根据使用环境来制定相应的节能方案；⑦运行稳定可靠，寿命长；⑧环保节能：由于高效变频器和高效变频电动机是直流电机，不会产生对环境造成污染，从而大大减少其污染产生量（一般为额定功率4倍左右);另一方面由于电机本身的节能效果，也会减少运行时所产生的噪音，使生产过程更安静稳定。所以在使用过程中需要注意如下几点：②尽量采用变频调速方式运行；③在运行过程中出现异常情况时要及时报警或维护；④运行过程中严格控制电机温度、振动及震动，防止造成产品损坏或者影响生产。

2、新一代的高性能专用变频器，具有效率高、过载能力强、谐波低、运行稳定可靠等特点，且能达到5-15%节能效果，节电率可达10%-20%,项目实施后在成本控制方面有很大优势同时，能保证用户设备在生产过程中，不受环境影响，有效保证生产设备始终处于最佳状态。

可以更好满足客户需求。采用西玛变频电机，高效驱动，以其高效节能，高可靠性，安全可靠等优势在众多同类产品中脱颖而出。随着我国电机工业市场的快速发展，企业的产品技术和工艺不断更新，电机行业一直处于高速发展阶段，行业竞争日趋激烈。同时，随着国家对节能环保要求越来越高，国家对电机企业节能标准不断提升和完善，电机行业必须要加快转型升级、调整发展方向，实现可持续发展，因此在变频器行业也一直在寻求一种更高效、更环保的电机产品来满足市场需求和企业发展趋势。目前西玛电机已经形成了成熟良好的技术体系：包括节能产品研发体系、服务体系，产品测试认证体系及新产品开发体系五大体系，这也是西玛电机核心竞争力所在。

四、节能效果显著，降低成本30%以上

西玛电机采用直流调速系统，可以有效降低电动机能耗，提升了企业效益，是政府大力推广高效节能电机的有力举措。目前，我国高效电机数量众多，约占全国电动机保有量的50%以上，其中大部分是中低转速、大容量、高功率密度型，这类电机虽然耗电量大，但是性能好。西玛电机所采用的驱动系统性能优越，可以使系统更稳定可靠。由于采用最大功率变频调速与驱动相结合的方式运行。在低转速、高效负载的情况下具有较低的转矩损耗和转矩补偿能力：能保证输出转矩不小于10%;在高转速时具有较高的减速能力；满足在低速及小功率运转时产生大容量过载能力；减小因功率元件损耗所引起的冲击功率和效率损失等特性。且具有运行噪音低、无电刷磨损慢等特点。

1、通过节能改造，电机的转矩损耗降低，最大功率为1.9 KW,电机转速由原每小时0.85转提高到每小时1.40转，能耗降低30%;

变频器的输出转矩率提高，由原原0.85提高到0.85,电流波形由线性转为平滑，能耗降低20%;同时，通过变频器的过载能力得到提高，由原每小时30 KW提高到60 KW,能耗降低30%。电机效率提高，节能效果显著，综合造价降低20%以上，同时为客户节约生产成本，提升了企业利润水平。电机改造项目投资成本是传统电机改造项目的2倍，而且节省了生产成本与安装维护费用，大大降低了企业运营成本，企业经济效益明显提升。而产品成本因为采用大功率变频器直接控制而降低了10%,产品生产成本大幅度降低，经济效益显著提升。

2、采用直流电机可以大大提高电机的散热效率，降低能耗。

在使用直流电机时，可降低电机本体重量，提高机械密封性能，在电机与散热风扇、电机接线盒及电气部件固定时，可使热量从电机内部散发，避免电机发热，因此可大大降低电机散热所需能量，提高电机散热效率。在使用直流电机时，可减少发电机空载功率，降低了运行成本；同时，可减少高压电机接线，减小电网电压波动对变频器工作所产生的干扰，从而大大降低电网电压波动对变频器运行控制带来的影响，降低电机启动电流；同时，电机工作在低压状态，可以减少电源变压器和接线端子等元器件带来的负载功率损耗；并能有效减少电机运行时产生的热量损耗；减少了变频器等设备对电网电压的干扰和运行温度较高对其使用寿命带来的影响；另外由于有了直流电机之后，电压波形相对稳定，也就可以有效提高交流电源变压器负载时电网电压波形不产生波动影响所使用的电机功率密度、功率因数等性能指标。与交流电机相比，具有以下优点:(1)能耗低，体积小，便于安装和维修;(2)在一定条件下仍可以实现电机自动调节，使转速与负载相适应;(3)可适应负荷变化，减少损耗，提高效率;(4)具有电机过载保护功能;(5)可以有效提高电网性能、稳定性和安全性，减少事故造成的损失。同时直流电机采用三相异步电机结构设计，在保证高效运转能力的同时还可以降低能耗。