聚焦电机与变频器
从关键技术角度来看,工业领域消耗的电力中有高达70%是用来驱动工业电机和变频器的。据估计,优化电机驱动系统可以节约30%到60%的工业用电量。更先进的自动化和驱动技术还可帮助制造企业提高生产率、改进效率、缩短上市时间。
《欧盟耗能产品生态设计指令》(2005/32/EC)(“EuP指令”)及其实施文件《委员会640/2009号条例》第一次针对工业电机实施了强制性的能效等级。这比欧洲电机及电力电子制造商协会的能效等级分类(非强制性,旨在鼓励工业领域采用能效更高的电机)更进了一步。
EuP指令分步骤规定了电机的能效标准。自2011年6月起上市的新电机的能效等级必须至少为IE2(高效)。自2015年起,功率在7.5千瓦到375千瓦之间的电机必须符合IE3(超高效)能效等级或符合IE2能效等级并加装变频器。自2017年起,功率在0.75千瓦到7.5千瓦的电机也必须满足上述要求。
注:该IE分级体系在全球通用,被用于衡量电机等设备的效率。该体系涉及的产品必须符合一定的能源和资源效率才能在指定的日期前在欧盟国家使用。该体系共定义了四个等级。不同的IE等级之间的用电量相差大约15%。
虽然准确计算用电成本需要考虑电机具体的应用环境,但与能效较低的电机相比,高能效电机的总拥有成本通常较低。虽然高能效电机的采购成本要高出好几倍,但要指出的是,在工业电机的生命周期成本中,95%是用电成本。
美国也采取了类似的举措,出台了《2005年能源政策法案》和《2007年能源独立和安全法案》。《能源政策法案》规定,政府采购的电机必须符合美国电气制造商协会的超高能效标准(相当于IE3)。《能源独立和安全法案》则要求,2010年12月以后生产的所有电机也必须符合该能效标准。虽然中国的电机能效标准略低于欧盟和美国,但中国政府依然走在开发IE4标准电机的前列,并已经出台法规要求制造商自2013年起生产满足IE2标准的电机。
除电机/变频器外,系统的智能化也可大大节约能源成本。比如,我们可以安装传感器监控传送带,在传送带上没有物料时自动将其关闭。目前生产的变频器中很多都内置了处理模块,使其能直接与输入信号和输出信号相连接,无需任何单独的可编程序逻辑控制器。在动态应用环境中,让设备以最高的速度持续运转既没有必要又浪费能源,而对速度进行调节可以节约大量的能源。