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高效节能电机在百万千瓦级火电厂中的应用

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  摘 要:介绍了高效节能电机在我国的应用标准及其与IEC标准的对应关系,并分析了电动机实现高效的原理与典型措施,从根本上解释了电动机实现高效率的可行性。以国内某百万千瓦级火电厂中主要辅机设备选型的实际应用为例,分析了高效节能电动机在火电厂中应用时的选型原理及经济效益分析原理,得出在百万千瓦级火电厂中高效节能电机应用合理时,既可以增强系统运行的可靠性,节约能源,又可以创造可观的经济效益,是节能降耗的有效方法。
  关键词:高效电机 节能 百万机组 经济分析
  中图分类号:TM62 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)11(b)-0045-02
  1 高效电动机应用标准
  为减少能源消耗,美国和欧盟等国家先后在本国强制推行高效标准电动机的相关政策和法规。我国最新版的三相异步电动机能效标准分别为GB 18613-2012《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》和GB 30254-2013《高压三相笼型异步电动机能效限定值及能效等级》,其效率标准值分别对应IEC标准电机效率IE2~IE4。
  2 电动机实现高效的原理和措施
  电动机将电能转换为机械能时,自身会产生电路、磁路、机械损耗以及杂散损耗,并以热能的形式散发出去。获得电动机高效运行的技术关键就是最大限度地降低其自身的铁耗、铜耗、机械损耗、杂散损耗等[1]。提高电动机效率的典型措施见表1。
  3 高效电动机在百万千瓦级火电厂中应用的可行性分析
  3.1 高效电动机应用的技术可行性
  发电厂承担着全国大部分电能的供应任务,有许多长期连续运行的辅机设备,是电能消耗的大户。降低电动机电力消耗的有效方法之一就是采用高效电动机。
  高效电动机在运行中热稳定性好,温升小,可靠性高;损耗低,经济性高;振动小、噪声低,寿命长。但与普通电动机相比,高效电动机的原材料贵、制作工艺复杂,必然会增加工程的初始投资。
  因此虽然高效电动机可以降低厂用电耗和发电成本,但是初始投资较高,需要结合发电厂的实际情况决定是否采用高效电动机。根据目前的研究,如下4个方面的辅机可采用高效电动机[2]。
  (1)不需要进行状态调节的辅机。对于需要进行状态调节的辅机,高效电动机较高的制造费用增加其维修成本,定速运行的特点不能满足电力生产中对流量、风速调节的要求,因此不需要进行状态调节的辅机才推荐采用高效电动机。
  (2)年运行小时长不小于5 000 h,负荷率大于70%的电动机。
  (3)厂用电压等级高(6 kV或10 kV),消耗厂用电大的辅机,例如一次风机、引风机等。
  (4)各系统中起关键作用的辅机设备的电机。这些设备采用高效节能电机,将大大提高供电的可靠性。
  结合某百万千瓦级火电厂的应用实际,将符合上述要求的部分辅机设备汇总如表2所示(2台机组)。
  3.2 高效电动机应用的经济效益分析
  有专家分析,在电机的整个生命周期内,其采购价格占电机总成本的2%,维修费用占其总成本的0.7%,而耗能成本占到了97.3%,因此合理应用高效节能电动机将造成可观的经济效益。
  某百万千瓦级火电厂年运行小时数为5 000 h,表2中所示的辅机设备均采用高效电动机,其平均负载率为0.8,考虑资金存储年利率为3%,则年节电量、年节电费及投资回收期如表3所示。
  可见,如果辅机选型合理,采用高效电机短期内就可以收回初期增加的投资,而且额定功率越高,经济效益越好。高效电机在百万千瓦级火电厂中应用具有很好的经济效益。
  4 结语
  在百万千瓦级火电厂中合理选用高效电机,既可以增强系统运行的可靠性,又可以降低厂用电率和供电煤耗,节约能源,同时创造可观的经济效益。因此高效节能电机在百万千瓦级火电厂中具有广阔的应用前景,应该在技术经济合理的前提下大力推广使用。
  参考文献
  [1] 李海发,朱东起.电机学[M].北京:科学出版社,2001.
  [2] 胡庆来.发电厂中低压领域节能新技术方法探讨[J].科技创业月刊,2012(12):194-196.
  [3] 李超,谷佳琪,苏雅,等.高效电机的节能经济分析及应用[J].能源与节能,2015(1):78-80.
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