皖南电机前沿：随着我国基础设施规模化的推进和社会经济的迅猛增长，水泥行业大型和中型工厂的完善建设成为常态，随之而来的是节能减排任务的日益加重。在水泥厂电力消耗中，中小型电机扮演着核心角色，每年消耗的电量超过水泥厂总电能损耗的一半。为了深入贯彻国家节能减排政策，实现既定节能目标，中小型电机的节能问题成为水泥行业的重要课题，也是行业发展的新契机。
1、国产电机及节能现状分析
1.1现状概述
我国中小型电机主要涵盖Y、Y2和Y3三大系列三相异步电动机。当前，水泥厂普遍使用的电机多为这类异步电动机。
自1985年起，Y系列三相异步电动机及其衍生产品广泛推广，功率覆盖0.55kW至250kW。通过引进和消化吸收美国西屋公司和瑞士BBC公司的技术，我国自主研发了Y系列6kV中型高压三相异步电动机，功率范围在220kW至2800kW。随着电力技术的进步，我国电网电压从6kV提升至10kV，进而研发了10kV系列高压异步电动机，采用创新的箱式结构，此类电机目前在国内中高压电机市场占据主导地位。
1996年，我国研发了Y2系列三相异步电动机，功率从0.12kW至315kW，该系列电机不仅显著降低了空载噪声，还有效抑制了负载噪声。
2003年，Y3系列三相异步电动机上市，采用冷轧硅钢片成型，其能耗符合GB18163-2002《中小型三相异步电动机能效限定值及节能评定值》的相关规定，主要性能指标也达到国际先进水平。
1.2水泥厂电机配置与节能现状
水泥厂无论是大型还是小型设备，普遍采用电机驱动，其中90%使用交流异步电机，约50%为高压电机，其中约70%用于风机等负载，且多数负载需要调速。在传统水泥厂中，调节风量*普遍的方式是通过电动执行机构调节挡风板，通过调节挡风板开度来调整所需风量。
在调节挡风板的过程中，电机转速保持不变，输出能量也不变，仅通过调节挡风板开度来满足负载的风量需求。
根据能量守恒定律，当负载需要较小的风量时，挡风板开度减小，此时电机输出能量与负载所需能量之差在此过程中被浪费和损耗。
此外，水泥厂的风门调节多采用电动调节阀实现，电动调节阀的品质影响风门开关的灵活性。由于水泥厂属于多粉尘企业，即便在每个扬尘点都安装了环保设备，也难以避免细微粉尘的排放。
在使用过程中，许多挡风板因环境影响无法按指令灵活开关风门，甚至有些闸门在使用过程中被物料卡住，导致无法调节，如生产中常用的库顶物料分料阀，工人需频繁巡视和现场清理，这不仅费时费力，也给生产带来巨大损失，同时也是生产环节的一大隐患，更重要的是能量损耗严重。加之采用闸板控制阀门引起的阻力损耗，严重影响了设备的经济运行，改善这一调节方式势在必行。
2、电机节能的发展趋势
在国家《节能环保产业发展规划》中，应用高效节能技术和采用高效节能装备是关键环节。采用变频调速和使用高效节能电机是提高电机运行效率的两个重要途径。
2.1通过变频调速电机实现节能
在实际运行中，系统需求的风量会随着工况、产量的变化而变化，变频器可以根据实际需要对电动机转速进行实时调节，使电动机在*节能的转速下运行，减少轻载运行时的电能消耗，调速范围宽，调节精度高，运行效率高，并可实现电动机的软启动，减少启动冲击和设备磨损，降低电动机运行的综合电耗。皖南电机这种节能方式节能效果显著，一般节电率在20%~30%，有时甚至可达50%，且投资回收期短，能迅速收回全部投资。
目前低压变频技术日益成熟，产品质量稳定，在新建大中型规模水泥厂中，需要进行风量调节的低压电机基本上已采用交流变频器进行调速，改变所需风量，改善运行效率，有效控制电机转速，从而实现电机的节能，如窑头熟料输送部分的篦冷机冷却风机、窑头一次风机、循环水泵以及部分收尘风机等。
我国高压电动机多为10kV。由于电力电子器件耐压限制，目前尚难以实现该等级变频器的直接高压输出。
目前国内高压变频器多采用单元串联式多电平变频器技术，其输出电压可达10kV甚至更高，且输入、输出波形好，对电网的谐波污染小。
国外高压变频技术成熟，但其价格是国内高压变频器价格的2~4倍，在国内许多水泥厂资金有限的情况下，国内变频器因价格低廉得到了广泛应用。
但也有少数水泥厂因资金限制，目前较少甚至未使用高压变频调速，其节能效果不明显。
在国家节能大环境的推动下，10kV拖动的动态负荷采用高压电机高压变频调速势在必行。
在承接国外水泥厂设计过程中，情况会好很多。
由于资金充足，新建国外水泥厂，除了需要调速的低压电机和窑尾高温风机采用变频调速外，其他需要调速的高压电机基本都已采用高压变频调速，且多采用国外著名品牌（如ABB）的高压变频成套装置，如生料循环风机、窑尾后排风机、窑头余风风机、水泥磨收尘风机等，节能效果显著。
变频调速控制方式作为一种新型的调速方法，性能优越，性价比高，节能效果明显，是目前国内大中型水泥厂应广泛采用的一种节能控制手段。
变频调速节能在实际应用中总结出三大优点：
一是减少电能损耗，降低成本，节约电能；
二是拓宽了系统的调速范围，提高了系统运行的灵活性；
三是改变了电动机的启动方式，真正实现了电机的软启动，大大减少了对电动机、风机、风门等设备的磨损以及对电网的启动冲击，延长了它们的使用寿命，大幅度节省了这些设备的维护费用，是目前水泥厂*有效的一种调速节能控制手段。
2.2使用高效电机实现节能
从节约能源、保护环境的角度出发，高效率电动机不仅是水泥厂更是国内所有工业发展的趋势。
在国家六大耗电行业之中，水泥行业名列其中，同时它也是中小型电动机的主要应用领域，能耗越大，节能的潜力越高。
一般情况下，水泥厂主要生产车间（生料磨车间、回转窑和水泥磨车间）的电动机大多都是24小时连续工作制，工作时间长，工作负荷也相对稳定，这些特点都有利于高效电动机在水泥厂的推广和使用。
根据GB18613-2006《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》，我国将电机能效分为三级，能效一级为超高效电机，能效二级为高效电机，能效三级为普通电机。
高效电动机通过优化设计并采用优质材料整型而成，其能耗平均可以下降20%左右。
而超高效电动机能耗比普通电动机能耗节能超过30%，并且在整个生产周期内，都可为企业节约电能。
尽管价格比普通电动机高15%~30%之间，但在一般情况下，其高于普通电动机的一次性投资一般可以在1~3年内全部收回。安徽皖南电机
因此，在长期连续运行、负荷率较高的水泥厂选用优质高效节能电机，既符合我国节能政策，而且无论从企业生存和发展等角度考虑，都是非常有必要的，也是切实可行的。
2.3合理选择电机功率
由于历史原因，在实际应用中，存在大量电机所驱动的负载功率远远小于电动机本身的功率，造成大量的电动机处于低效运行状态。
如：用电量较大的风机、水泵、压缩机类负载，其平均系统运行效率均在50%左右。
在设计选型中，设计人员为了保证足够的动力，层层加余量，级级加保险，很容易造成“大马拉小车”的状态，其效率之低可想而知。
甚至有的用户主要利用变频器来调速，使得电动机长期处于低频低效运行状态，这也是一种“大马拉小车”的现象。
众所周知，电动机的*佳运行效率一般发生在负荷率0.7~0.85之间，过高和过低的负荷率，不仅会降低电机的使用效率，而且对电机本身也会造成很大的伤害，从而增加维修成本和维护费用。
曾经在某个水泥厂某个车间的负荷计算中，依据工艺所提电机功率，理论计算选配变压器的负荷率在0.75左右，可在实际运行中其负荷率仅在0.6以下，这种严重的“大马拉小车”的现象不仅浪费了设备资源，同时也浪费了宝贵的电力。
尤其在目前有些水泥厂资金不足甚至短缺的情况下，给企业造成了很大的资金和生存压力，同时企业也丢失了再发展的宝贵机遇。
在设计过程中，合理选配电动机的功率，不仅符合国家节能政策，也减少了企业的资金压力，更重要的是为企业今后的生存和发展创造了良好的经济基础和发展环境，合理选配负载所需电动机的功率任重道远。皖南电机
3、结语
推广变频调速等先进电机调速技术，改善电机系统调节方式，逐步淘汰闸板、阀门等机械节流调节方式，重点对传统水泥厂电动机进行系统改造，选择合适的调速方式；合理选配电动机，使电机运行在*佳效率状态；新建或改扩建水泥厂设计时要认真核算，力争做到电机功率与负载的*佳匹配，逐步消除或减少“大马拉小车”现象；设计选型时优先采用高效节能电动机拖动负载，从根本上真正实现电机的节能。
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