1、引言

  在環(huán)境條件逐步惡化，資源逐步瀕臨匱乏的今天，節(jié)能環(huán)保理念越來越深入人心，世界各國都開始致力研發(fā)節(jié)能環(huán)保技術，加大推廣方面的投資。同樣節(jié)約能源也成為我國的基本國策，是經(jīng)濟和社會發(fā)展的一項長遠戰(zhàn)略方針。作為耗能大戶的水泥行業(yè)一直是國家宏觀調控的重點，也是節(jié)能的重點行業(yè)。水泥行業(yè)節(jié)能的關鍵是企業(yè)電機節(jié)能。

  2、國內水泥行業(yè)電機應用現(xiàn)狀

  據(jù)中投顧問發(fā)布的《2011-2015》年中國高效節(jié)能電機行業(yè)投資分析及前景預測報告顯示，目前我國電動機裝機總容量已達4億多KW，年耗電量達1.2萬億KWh，占全國總用電量的60%，占工業(yè)用電量的80%，其中風機、水泵、壓縮機的裝機總容量已超過2億KW，年耗電量達8000億KWh，占全國總用電量的40%左右。這些電動機大多在較低的電能利用率下運行，只要將這些電動機電能利用率提高10～15%，全年至少可節(jié)電100億KW以上。足以看出電機節(jié)能的市場巨大潛力和重要性。電機耗能現(xiàn)象嚴重，不僅增加了企業(yè)生產(chǎn)成本，造成了電力能源的極大浪費，更與我國推行的節(jié)能減排戰(zhàn)略不相符。

  隨著規(guī)?；A設施的建設和社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，大、中型水泥廠的建設日趨完善，隨之而來的節(jié)能減排任務相當繁重。在水泥廠用電中，中小型電機占據(jù)主導地位，每年所消耗的電能占整個水泥廠電能損耗的一半以上。為了進一步落實國家節(jié)能減排政策，實現(xiàn)節(jié)能減排的指標，中小型電機的節(jié)能是水泥行業(yè)所面臨的一大課題，也是水泥行業(yè)發(fā)展的新機遇。

  目前，目前水泥廠無論大小裝備都采用的是電機拖動，其中90%是交流異步電機，這其中約70%拖動的是風機等類負載，這類負載有很大一部分需要調速。目前在傳統(tǒng)的應用最廣泛的調節(jié)風量的方式是利用電動執(zhí)行機構來調節(jié)擋風板，通過調節(jié)擋風板的開度來調節(jié)所需風量。在調節(jié)擋風板的過程中，電機的轉速保持不變，其輸出能量也不變，只通過調節(jié)擋風板的開度來達到負載所需的風量要求。根據(jù)能量守恒定律，當負載根據(jù)系統(tǒng)的需求需要很小的風量時，其擋風板的開度就要減小，此時電機的輸出能量與負載所需能量之差，在此過程中就被白白消耗和損失掉。由于水泥廠是多粉塵企業(yè)，即使在每個揚塵點都使用了防塵設備和收塵措施，也難避免細微粉塵的排放。在使用過程中，很多擋風板由于受環(huán)境的影響，不能按照指令靈活的開關風門，甚至在使用過程中被物料卡住，導致無法調節(jié)，經(jīng)常要人上去巡視和現(xiàn)場清理，不僅費時費力，還給生產(chǎn)帶來很大損失，更重要的是能量損耗嚴重。再加上采用閘板控制閥門引起的阻力損耗，嚴重影響設備的經(jīng)濟運行，改善這一調節(jié)方式勢在必行。

  在國家出臺的《節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中，運用高效節(jié)能技術和采用高效節(jié)能裝備是重要一環(huán)。使用高效節(jié)能電機是提高電機運行效率的一個重要的途徑。

  水泥行業(yè)名列國家六大耗電行業(yè)之中，它是中小型電動機的主要應用領域，能耗大，節(jié)能的潛力高。一般情況下，水泥廠主要生產(chǎn)車間如生料磨車間、回轉窯和水泥磨車間的電動機大多都是24小時連續(xù)工作制，工作時間長，工作負荷也相對穩(wěn)定，這些特點都有利于高效電動機在水泥廠的推廣和使用。

  3、采用高能效電機的必要性

  根據(jù)GB18613-2006《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》，我國將電機能效分為三級，能效一級為超高效電機，能效二級為高效電機，能效三級為普通電機。高效電動機工藝通過優(yōu)化設計并采用優(yōu)質材料整型而成，其能耗平均可以下降20%左右。而超高效電動機能耗比普通電動機能耗節(jié)能超過30%，并且在整個生產(chǎn)周期內，都可為企業(yè)節(jié)約電能。雖然價格比普通電動機高15%~30%之間，但在一般情況下，其高于普通電動機的一次性投資一般可以在1~3年內全部收回。因此，在長期連續(xù)運行、負荷率較高的水泥廠選用優(yōu)質高效節(jié)能電機，不僅符合我國節(jié)能政策，而且從企業(yè)生存和發(fā)展等角度考慮，也是非常有必要和切實可行的。

  據(jù)統(tǒng)計，一條5000t/d新型干法水泥生產(chǎn)線,其主要用電設備，包括石灰石礦山，原料粉磨，熟料燒成，一直到水泥散裝/包裝發(fā)運等主要生產(chǎn)流程，及空壓機、水泵站、水處理、機電維修等輔助流程，有電動機約1100臺組?？傃b機功率約5.7萬kW。其中低壓電動機裝機功率約為2.2萬kW,如果全部采用“高效電動機”，把效率提高1%，年運行時間按照 7200h計算，全年可節(jié)約用電約120萬度。相當于 節(jié)約440t標準煤，減少排放1140t二氧化碳。

  高效電機是通過有效地減少自身功耗達到提高電動機效率的目的，通過采用新型電機設計、新工藝及新材料,降低電磁能、熱能和機械能的損耗等，提高輸出效率。與標準電機相比，使用高效電機的節(jié)能效果非常明顯，通常情況下效率可平均提高4%。 與普通電動機相比，高效電動機通過采用優(yōu)質材料并且優(yōu)化設計，能耗平均下降20%左右，而超高效電動機則比普通電動機少損耗30%以上的電能，高效電動機價格較普通Y系電動機要貴15%- 30%左右。但一般而言，高效電機高于普通電機的投資額在2年內即可收回,在整個生命周期內，都可 為企業(yè)節(jié)約電耗。所以，采用高能效電機是很有必要的。

  4、GHODA永磁同步電機

  4.1 GHODA永磁同步電機簡介

  GHODA永磁同步電機是江蘇吉泓達電機科技有限公司生產(chǎn)的超高能效電動機。進入2015年國家《節(jié)能機電設備（產(chǎn)品）推薦目錄（第六批）》、《“能效之星”產(chǎn)品目錄（2015）》產(chǎn)品。

  該公司生產(chǎn)的稀土永磁電動機超過國家一級能效，經(jīng)上海電器設備檢測所的檢測完全超過GB30253-2013標準中1級能效和歐盟EFF1、IEC60034效率標準中的IE4級（即超超高效）的要求。與普通三相異步電動機相比，超高效節(jié)能電動機徹底去掉了勵磁線圈，轉子由永磁體勵磁，無需無功勵磁電流，使轉子無基波鐵、銅損耗，功率因素高約為1，因而定子電流大幅度下降，定子銅耗大為減小，效率明顯提高。經(jīng)過十年不間斷的研發(fā)，該公司生產(chǎn)的永磁同步電動機的電流只有普通異步電機的65%左右，同比異步電動機噪音降低20-40dB(A)，噪聲指標達到最高等級E級，電機運轉溫升也比普通異步機低10℃-25℃，振動更是達到了最高標準的S級。電機的運行溫度低，更好的起到節(jié)能作用，也延長了與之配套的電線、開關、變頻器、軸承等零件的使用壽命，整個電機系統(tǒng)進入良性循環(huán)，實現(xiàn)了為企業(yè)的節(jié)能增效的作用。

  特別TYYB系列自起動三相永磁同步電動機無論采用異步起動，還是變頻起動均為同步運轉，無轉差S，轉子無基波鐵銅損耗。該電機除高效節(jié)能外，無需變頻裝置，電流波形是理想的正弦波，使用時對電網(wǎng)無諧波干擾，電磁兼容性好，適應性強，不僅適用于長期連續(xù)運行在負載變化大的場合，同時適用于頻繁起動的負載要求，是企業(yè)節(jié)能降耗行動中更新?lián)Q代電機的絕佳選擇。

  4.2 GHODA的TYYB系列自起動三相永磁同步電動機的特點：

  1）、高效節(jié)能

  可直接替代三相異步電動機，實現(xiàn)自行起動；內置永磁體產(chǎn)生同步轉矩；在25%-125%負載范圍內具有高效率、高功率因素、高可靠性等特點，效率比一般三相異步電動機高8-20%，可實現(xiàn)10-40%的節(jié)能；功率因素高0.08-0.18；與同功率異步電動機相比，在相同使用環(huán)境下工作溫度低10℃-25℃。

  2）、高可靠性

  永磁同步電動機轉子內裝三相稀土永磁材料，通過對永磁體工作點的合理選取達到磁能積高，性能優(yōu)越，工作溫度和最大去磁點的精確計算，同時對永磁體材料的質量控制和工藝保護，避免了永磁體使用時失磁問題，從而保證了三相永磁同步電動機可在惡劣的工作環(huán)境下可靠運行。

  3）、穩(wěn)定性好

  三相永磁同步電動機正常運行時轉子上的永磁體產(chǎn)生勵磁磁場與三相繞阻產(chǎn)生的旋轉磁場保持一定的功率角，并同步旋轉，在突加突卸大負載時該系列電動機不會出現(xiàn)功率角振蕩，也不會出現(xiàn)失步而無法運行，更不會損壞電機。TYYB系列電動機承載能力強，動態(tài)恢復時間快，具有較高的穩(wěn)定運行性能。

  4）、起動能力強

  四級以上永磁電動機均可滿負荷直接起動，具有很強的牽入同步能力。

  5）、通用性強

  該系列電動機通用性強，安裝結構形式、安裝尺寸、防護等級與Y2、YX3系列電動機相同。

  6）、低振動與噪聲

  TYYB系列自起動三相永磁同步電動機，體積小、損耗小，高效節(jié)能，因此所需通風量減小，與通過率異步電動機比較，冷卻風扇自然減小，因而噪聲大大降低；同時由于電機氣隙的合理設計，電流波形好，脈動轉矩及電磁噪聲明顯降低，與一般同規(guī)格異步電動機比較低20-40 dB(A)。

  7）、適應性廣

  該系列電動機規(guī)格齊全、適應性廣，即可自起動直接替代三相異步電動機，也可配變頻器進行無級調速。產(chǎn)品在整個負載范圍內具有很高的效率和優(yōu)越的運行性能，是節(jié)能效果最佳的產(chǎn)品，適用于水泵、風機、壓縮機、石化、化纖、紡織機械、運輸機械、攪拌機農(nóng)業(yè)機械、包裝、食品機械、造紙、印染、冶金等行業(yè)的傳動設備上。

  結語

  總之，在節(jié)能環(huán)保理念深入人心，全世界都在致力于研發(fā)節(jié)能環(huán)保技術的今天，在國家大力提倡節(jié)能減排的大環(huán)境下，耗能大戶水泥行業(yè)的節(jié)能減排改造工作任重道遠。電機作為水泥行業(yè)最大的耗能設備，其節(jié)能技術的大力應用勢在必行，永磁同步電機大范圍的取代其他電機是大勢所趨。