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能效标准升级 电机国际标准高效化趋势明显
(时间:2018-12-28 9:55:18)

   高水平的产品能效标准,特别是超前的能效标准的制定和实施,对行业转型升级意义重大,有利于引导和促进生产企业积极进行技术创新,促进行业内新结构,新工艺,新材料的研究和应用。对于电机行业来说,无论是国际还是国内的电机能效标准近年来都处于持续升级阶段,国际上对于IE3作为强制性能效标准已经达成共识,电机能效标准的提高,对于电机行业的整合及整体技术能力的提高有着重要的意义。 
   一、电机国际标准高效化 
   目前世界上已有十余个国家和地区颁发了电机能效标准,国际的电机能效标准不断提高,电机国际标准高效化趋势明显。 
   国际电工委员会IEC统一将全球的电机能效标准定为IE1、IE2、IE3、IE4等四个等级,将IE1定为标准效率、IE2为高效率、IE3为超高效率,并发布其标准值。2014年,IEC组织发布了IEC60034-30-1,将电机功率范围扩大为包含0.12KW-1000KW的电机,并正式发布了IE4能效标准值。 
    欧盟电机生态设计新指令ECNo.640/2009于2009年7月22号正式出台,欧盟对于IE3电机强制性标准设定了具体的时间表。该指令具体执行分为三步走计划,计划时间表如下: 
   IEC60034-30-1国际标准GB18613-2012我国2012版标准GB18613-2006我国2006版标准 
   IE4能效一级 
   IE3能效二级能效一级 
   IE2能效三级能效二级 
   IE1能效三级 
   二、我国电机能效标准 
   GB18613-2012对目标能效限定值的要求 
   我国是世界电动机生产制造的大国之一,高效率电机是未来电机市场的发展方向,若要使我国电机产品走向世界市场,必须使电机产品的在能效水平上达到国际市场的技术要求。我国目前电机行业参照的能效标准是2012年发布的国家标准《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》,按照GB18613-2012的建议,电机目标能效限定值作为推荐性建议,要求在额定输出功率的效率不应低于2级能效标准,鼓励企业研发和生产IE3电机,使我国能效水平达到世界水平,其具体实施的建议如下: 
   ●对于额定功率范围为7.5~375kW的电机,其目标能效限定值在GB18613标准实施4年后开始正式实施; 
   ●对于额定功率为7.5kW以下电机,其目标能效限定值在GB18613-2012标准实施5年后开始实施。 
   国内外电机能效标准持续升级,电机厂商做好准备了吗? 
   三、我国与IEC能效标准的对比 
   我国的电机能效标准与国际标准有所差异,将我国的电机标准与IEC标准进行对比可以发现: 
   1)我国电机能效等级划分与国际标准不同 
   GB18613中的能效等级分为1级、2级和3级,其中1级效率为最高。国际标准中,能效等级分为IE4、IE3、IE2、IE1四个等级,IE1级为最低,IE4级为最高。 
   2)我国能效标准限定的电机范围与国际标准不同 
   我国电机能效标准按照电机的不同类型分别制定,GB18613-2012能效标准仅对限定于1000V及以下的电压,50Hz三相交流电源供电,额定功率在0.75-375KW范围内,极数为2级、4级和6级,单速封闭自扇冷式、N设计、连续工作制的一般用途电机或一般用途防爆电机。其他功率的电机也有专门的能效标准。IEC国际标准将功率范围在0.12KW-1000KW的电机均限定于IEC60034-30-1标准中。 
   3)我国部分1级能效标准值高于IEC中IE4能效水平 
   我国的电机能效标准1级能效电机效率值的确定是依据铜转子电动机的效率值指标制定的,铜转子电机的发展依赖于铜转子技术的创新。我国的1级能效标准部分功率的能效值高于IEC规定的IE4标准值,针对应用最广泛的4极电机能效对比如下图所示: 
   4)我国2级和3级能效标准达到IEC能效水平 
   GB18613-2012对检测设备、检测方法提出了较高要求,全面提高了我国电机的能效指标,使我国电机能效值达到了欧洲水平。GB18613-2012中的2级和3级的效率值指标达到IEC标准中的IE3和IE2规定的效率值。 
   四、标准升级需要电机厂商做什么 
   电机能效标准的持续升级,对于电机厂商来说既是机遇也是挑战,目前许多客户,包括欧洲和中东地区等在采购电动机产品时,已把电动机的能效作为重要考核指标之一,要求制造商能提供其生产的电动机符合欧盟的IE3效率指标的证明。因此,对于瞄准国际市场的电动机制造企业,具备生产IE3能效的电机将大大提升电机制造商在国际市场的竞争力。 
   对于专注国内市场的电机厂商,随着国家节能减排事业的大力推进,国内用户节能减排意识的提高,越来越多的用户主动追求更高能效的产品,也要求电机厂商应积极研发和生产符合更高能效的电机,推广高效电机的应用。 
   许多电机厂商为了应对标准升级已经主动转型主动创新,不断推出高效的电机产品,在市场中保持更强的竞争力。 
   诺德传动集团是世界领先的驱动技术制造商之一,在2016年年初,诺德传动集团就已经开始提供符合IEC60034-30-1标准中IE3等级效率和NEMAMG1Premium效率标准,以及额定功率为0.12kW及以上的电机。因此,该制造商已优于法定标准,尤其是针对较小的产品性能范围。这些装置完善了目前正在运行的所有电机。 
   为了便于机器和设备制造商更换,诺德IE3电机的尺寸与IE2型号的尺寸大体相同,可在不对机器和设备做任何改动的情况下进行改装。此外,诺德的产品系列还包括具有IE4或超高等级效率的电机,这些电机默认由变频器控制。其解决方案能实现更高的效率水平。诺德在为客户选择适用于全球范围内的电机,以及设计面向未来的系统和设备方面,能提供全面的信息和专业的指导。 
   另外,作为国内电机知名企业,卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司多年来一直致力于高效电机的研发和推广,也取得了卓越的成果。由南阳防爆集团研制、生产的采用云南铜业压铸科技公司提供铸铜转子的超高效铜转子电机获得了全球超高效电机能效大赛国际效率奖章。这是我国电机领域取得的首个国际大奖,也代表着中国高效节能电机技术达到世界先进水平。 
   扩展:电机系统节能标准体系的构成 
   电机系统节能体系是指一定范围内的电机系统节能有关的标准按其内在联系形成的科学、有机的整体,具有协调性、结构性和目的性等特征。建立电机系统节能标准体系有助于 分析其层次结构和过程结构,从而使节能标准发挥最大的作用。 
   电机系统节能标准体系结构如图1所示。由图1可知,电机系统节能标准体系由检测与计算方法标准、节能装置标准、经济运行标准、设备能效标准等4个子体系组成。除节能装置标准子体系外,其他子体系均有4~5项标准。 
   美国电动机能效标准 
   鉴于电机系统具有巨大的节能潜力,美国从90年代就开始强制推行高效电机。美国能源政策法令所规定的功率和转速范围与美国电机制造商协会的高效电机效率标准NE?MA12-10的指标相同。EPACT指标的效率较一般电动机的平均值升高了1~5.7个百分点,11个规格效率平均提高了2.7个百分点,损耗分别下降了15%~33%,平均下降了24%。为了克服电力供应的紧张状况,美国NEMA在2001年与美国能源效率联盟联合制定了新的超高效率电动机标准,即NEMAPremium标准。该标准的效率指标基本上反映了目前美国市场上超高效率电动机的平均水平。该标准的实施为2011年美国超高效电机的强制推行奠定坚实的基础。 
   欧盟电动机能效标准 
   为促进高效率电动机的推广,欧盟与欧洲电机与电力电子制造商协会在1999年达成协议,即电机行业根据欧盟积极开展电动机系统节能工作的要求,自欧盟委员会能源交通局的具体指导下,自愿制定和执行有关电动机能效水平的协议,所定的协议简称为“EU-CEMET协议”。EU-CEMET协议所覆盖的产品为全封闭扇冷型三相交流笼型异步电动机,功率范围从1.1~90kW,极数为2极和4极,电源为400V、50Hz、连续定额,标准设计。    
   澳大利亚电动机能效标准 
   澳大利亚于20世纪90年代末开始着手电动机标准的制定工作。在澳大利亚温室效应办公室的领导下,联邦和各州政府为制定这一标准共同努力。温室效应办公室负责协调这项工作,但在法律上有权制定标准的却是各个州。起初,工作的中心是制定一些标准,将市场上效率排在后40%的产品淘汰出去,但几乎与此同时欧洲出台了eff1和eff2标准,由于eff2标准非常接近于澳大利亚草拟的淘汰40%的产品标准,因此澳大利亚决定将eff2标准作为国家的强制性标准,将eff1作为国家的自愿性高效标准。 
   澳大利亚积极参与了国际电工委员会61972号标准的制定工作,考虑到IEC这一新标准的出台,澳大利亚制定了两套效率值。一套采用IEC34号测试方法,另一套采用IEC61972号标准的测试方法,其中包括采用IEEEB测试方法。这两套测试方法之间的关系根据电动机型号与电动机设计之间的函数关系而变化。

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