Russian 
English 
French 
German 
Spanish 
Portuguese 
Dutch 
Italian 
Chinese 
Japanese 
Korean 
Indonesian 
Thai 
Vietnamese 
Arabic 
Turkish 
Hebrew 
Hindi 
Промышленные двигатели составляют более 60% промышленного потребления электроэнергии в стране, и их энергоэффективность напрямую влияет на эксплуатационные расходы предприятий и реализацию национальных целей «двойного углерода». В настоящее время большинство предприятий по-прежнему используют двигатели с низкой эффективностью, а некоторые старые двигатели даже имеют энергоэффективность ниже национальных минимальных стандартов, что не только приводит к потерям энергии, но и увеличивает затраты на обслуживание оборудования. Факторы, влияющие на энергоэффективность двигателей, многомерны и включают в себя не только вопросы проектирования и производства самих двигателей, но и выбор, контроль, а также связи эксплуатации и обслуживания в процессе использования. Для повышения энергоэффективности двигателей предприятиям необходимо формулировать системные решения с точки зрения всего жизненного цикла.
Основные факторы, влияющие на энергоэффективность промышленных двигателей, в основном включают четыре аспекта. Во-первых, уровень эффективности самого двигателя низок, что является наиболее фундаментальной причиной. Эффективность традиционных двигателей серии JO2 составляет всего 75% -85%, в то время как эффективность высокоэффективных двигателей, соответствующих стандарту IE3, может достигать более 90%. Разрыв в энергоэффективности между ними составляет 5% -10%, а разница в потреблении энергии чрезвычайно значительна при длительной эксплуатации. Двигатели с низким КПД имеют высокие потери в железном сердечнике, потери в меди и механические потери. Например, если в железном сердечнике используются обычные листы кремнистой стали вместо высококачественных холоднокатаных листов кремнистой стали, потери на гистерезис и потери на вихревые токи значительно возрастут. Во-вторых, выбор не соответствует нагрузке, и явление «большой лошади тянет маленькую телегу» является распространенным. Многие предприятия намеренно выбирают двигатели большей мощности, чтобы избежать перегрузки двигателя, в результате чего двигатели работают в режиме низкой нагрузки (менее 50% от номинальной нагрузки) в течение длительного времени. В это время КПД двигателя резко падает, а коэффициент энергопотребления значительно возрастает. Например, номинальная мощность двигателя водяного насоса на химическом заводе составляет 55 кВт, но фактическая нагрузка составляет всего 20 кВт, а КПД более чем на 30% ниже проектного значения. В-третьих, метод управления отсталый, не имеющий эффективных средств регулирования скорости. Оборудование для транспортировки жидкостей, такое как вентиляторы и водяные насосы, составляет более 40% от общего числа промышленных двигателей. Традиционно поток такого оборудования регулируется регулирующими клапанами и перегородками, и двигатель всегда работает на номинальной скорости, что приводит к большим потерям энергии на дросселирование. В-четвертых, неправильная эксплуатация и обслуживание приводят к снижению производительности двигателя. Например, нехватка масла и износ подшипников увеличивают механические потери, накопление пыли на обмотках приводит к ухудшению теплоотвода и увеличению потерь в меди, а старение изоляции вызывает локальные короткие замыкания, что в итоге приводит к тому, что фактическая энергоэффективность двигателя оказывается ниже проектного значения.
Основным путем повышения энергоэффективности двигателей для предприятий является содействие замене двигателей с низким КПД и выбор высокоэффективных и энергосберегающих двигателей. При замене следует руководствоваться принципом «точного соответствия», а не слепой погоней за высокими характеристиками. Во-первых, следует провести комплексную проверку существующих двигателей для проверки уровня их КПД, рабочей нагрузки и данных по энергопотреблению. Приоритет следует отдать замене двигателей с низким КПД, которые эксплуатируются более 10 лет и имеют нагрузку более 60%. Для оборудования, работающего непрерывно, следует выбирать высокоэффективные асинхронные двигатели или синхронные двигатели с постоянными магнитами, соответствующие стандартам IE3 или выше; для оборудования с переменной нагрузкой следует отдавать предпочтение синхронным двигателям с постоянными магнитами, которые могут поддерживать высокий КПД в широком диапазоне нагрузок и экономить на 8–15 % больше энергии, чем двигатели IE3 той же мощности. После замены 20 двигателей серии JO2 на высокоэффективные двигатели с постоянными магнитами класса IE4 на текстильной фабрике каждый двигатель сэкономил 12 000 кВт·ч электроэнергии в год, а срок окупаемости инвестиций составил всего 14 месяцев. При замене следует обратить внимание на соответствие типоразмера двигателя первоначальному оборудованию, чтобы избежать чрезмерных затрат на модернизацию, влияющих на осуществимость проекта.
Во-вторых, оптимизировать метод управления двигателем и продвигать технологию регулирования скорости с помощью преобразования частоты. Регулирование скорости с помощью преобразования частоты позволяет регулировать скорость путем изменения частоты питания двигателя, обеспечивая точное соответствие выходной мощности двигателя требуемой нагрузке, что особенно актуально для оборудования с переменной нагрузкой, такого как вентиляторы, водяные насосы и компрессоры. Данные показывают, что после внедрения регулирования скорости с помощью преобразования частоты средний уровень энергосбережения такого оборудования может достигать 20–40%, а в некоторых сценариях колебаний нагрузки даже превышать 50%. Например, после преобразования частоты двигателя вентилятора доменной печи на сталелитейном заводе скорость регулируется в соответствии с требуемым давлением воздуха в доменной печи, что позволяет экономить 8 миллионов кВт·ч электроэнергии в год. Для двигателей высокой мощности (более 200 кВт) может быть использована комбинированная схема «преобразование частоты + плавный пуск», которая не только обеспечивает регулирование скорости и энергосбережение, но и предотвращает повреждение электросети и двигателя, вызванное воздействием пускового тока. Кроме того, для производственных линий с скоординированной работой нескольких двигателей можно использовать централизованную систему управления, которая позволит реализовать сбалансированное распределение нагрузки между двигателями и дополнительно повысить общую энергоэффективность.
Научное управление эксплуатацией и техническим обслуживанием – гарантия поддержания эффективной работы двигателей. Внедрите систему мониторинга энергоэффективности двигателей, собирайте данные в режиме реального времени, такие как напряжение, ток, коэффициент мощности и температура двигателя, с помощью интеллектуальных датчиков, и анализируйте динамику изменения энергоэффективности с помощью промышленной интернет-платформы для своевременного выявления отклонений в энергоэффективности. Регулярно проводите целевое техническое обслуживание: ежемесячно проверяйте смазку подшипников двигателя, выбирайте подходящую высокотемпературную и износостойкую смазку для снижения механических потерь; ежеквартально очищайте обмотки двигателя и радиаторы от пыли и масла для повышения эффективности рассеивания тепла и снижения потерь в меди; ежегодно проводите испытания энергоэффективности двигателей, оценивайте снижение производительности и разрабатывайте планы профилактического обслуживания. После внедрения интеллектуальной системы эксплуатации и технического обслуживания предприятие по производству автозапчастей повысило энергоэффективность двигателей на 12% по сравнению с предыдущими показателями и сократило время простоя из-за неисправностей на 60%.
Кроме того, предприятия могут также использовать модель контрактов на повышение энергоэффективности (EPC) в соответствии со своими условиями. Профессиональные энергосберегающие сервисные компании возьмут на себя инвестиции, проектирование, трансформацию, эксплуатацию и техническое обслуживание модернизации двигателей, что позволит достичь взаимовыгодной ситуации за счет совместного использования преимуществ энергосбережения, тем самым снижая начальное давление на капитал. Подводя итог, можно сказать, что модернизация энергоэффективности двигателей — это не единичный проект по замене оборудования, а системный проект, включающий «высокоэффективную замену двигателя + оптимизацию управления преобразователем частоты + гарантию интеллектуальной эксплуатации и обслуживания». Реализуя этот проект, предприятия смогут не только значительно снизить энергозатраты и повысить стабильность работы оборудования, но и внести вклад в достижение целей «двойного углеродного» сокращения выбросов и получить конкурентное преимущество в области устойчивого развития.
