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阴默褚
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1 工业自动化, 武汉纺织大学, 湖北武汉昌丰化纤工业有限公司, 电仪部, 电气工程师上海埃力生石油化纤工业有限公司, 电气部, 经理杜邦农化上海有限公司, 技术部, 电气工程师拜耳技术工程上海有限公司, 过程控制部, 电气工程师赢创特种化学, 技术服务中心, 电气工程师 Photo 杨守胜电气工程师赢创特种化学其他 : NAMUR( 中国 ) CN WG 4.17 能源效率组成员 page 1 高效节能电机的应用

能源效率 Sponsor: Mr. Haitao Wang Email: haitao.wang@wacker.com Leader: Mr. Xiaojun Zhu Email: xiaojun.zhu@wacker.com Team Member: Ms. Xiaowei LI Mr. Pei JIANG Mr. Shihua YIN Mr. Bin WANG Mr.

2 能源效率 Sponsor: Mr. Haitao Wang Leader: Mr. Xiaojun Zhu Team Member: Ms. Xiaowei LI Mr. Pei JIANG Mr. Shihua YIN Mr. Bin WANG Mr. Vincent ZOU Mr. Adam.YANG Page 2 高效节能电动机的应用

3 高效节能电动机的应用规范法规解析与应用贴士 Page 3 高效节能电动机的应用

4 背景电动机能效标准 IEC 与 GB 解读高效节能电动机法规应用贴士 Page 4 高效节能电动机的应用

5 背景电动机能效标准 IEC 与 GB 解读高效节能电动机法规应用贴士 Page 5 高效节能电动机的应用

6 背景根据国际能源机构统计, 电动机用电消耗占全球用电消耗的 46% 提高整个驱动系统的效率 ( 如电动机和调速驱动 ) 包括应用 ( 或过程 ) 是节能领域主要关心的问题通过系统优化其节能潜力约在 30%~60% 的范围内电动机通过改善效率结合变频调速可以节约世界范围内的总 7% 的电能而粗略统计其中 1/4~1/3 的节约量来自于改善电动机的效率 Page 6 高效节能电动机的应用

背景目前有许多不同的笼型感应电动机的能效标准在使用 (NEMA,EPACT,CSA, CEMEP,COPANT,AS/NZS,JIS,GB 等等 ), 且新的标准也还在制定因此为协调全球电动机的能效的分级标准, 国际电工技术委员会提出制订 IEC 的电动机能效标准 IEC60034-30 中国政府于

7 背景目前有许多不同的笼型感应电动机的能效标准在使用 (NEMA,EPACT,CSA, CEMEP,COPANT,AS/NZS,JIS,GB 等等 ), 且新的标准也还在制定因此为协调全球电动机的能效的分级标准, 国际电工技术委员会提出制订 IEC 的电动机能效标准 IEC 中国政府于 2002 年 1 月正式颁布了 GB18613 中小型三相异步电动机能效限定值和节能评价值标准, 并在 2006 年与 2012 年对其进行了修订为此我们想结合我国自身情况就 GB18613 和 IEC 规范进行一定的解读, 最后对高效节能电动机应用的注意事项给予说明 Page 7 高效节能电动机的应用

8 背景电动机能效标准 IEC 与 GB 解读高效节能电动机法规应用贴士 Page 8 高效节能电动机的应用

9 电动机能效等级的发展历程起源石油危机和全世界对于能源的迅猛需求使得更多的电力企业对于节约能源的意识有了显著的提高 1992 年, 美国国会在能源政策法案 (EPAct) 中设定了最低能效等级 1998 年, 欧洲电力机械和电力系统制造商委员会 (CEMEP) 发布了一份电动机制造商关于能效等级的自发性协议, 包含三个能效等级 : Eff 1 高效率 Eff 2 标准效率 Eff 3 低效率 : 2002 年, 中国政府基于欧盟的能效标准发布了第一个国家电动机能效等级标准, 包含两个能效等级 : Eff 1 高效率 Eff 2 标准效率 page 9 高效节能电动机的应用

10 电动机能效等级的发展历程过程欧盟已通过了全面立法, 以减少能源消耗, 减少二氧化碳排放欧盟第 2009/640 号规定讨论了工业环境下的能源使用和感应电动机的效率问题这一规定适用于所有欧盟国家标准 IEC :2008 定义了 50 和 60 赫兹工作频率下的能效等级, 并在世界范围内规定标准涉及哪些电动机以及特例欧盟法规的指定实质是基于这一标准高效率低效率 EU-CEMEP EFF 1 高效率 EFF 2 标准效率 EFF 3 低效率 IEC :2008 IE3 超高效率 IE2 高效率 IE1 标准效率 page 10 高效节能电动机的应用

电动机能效等级的发展历程欧盟时间轴 2009 10 月 2011 6 月 16 日 2014 7 月 27 日 2015 1 月 1 日 2017 1 月 1 日欧盟通过了 2009 /125/ EC 指令, 为能源相关产品的生态设计要求制定了一个框架适用于 2011 年年中以前的电动马达的要求第 1 阶段 : 电动机必须达到 IE2 的能效水平 2014/04 欧盟指令修订了最初的

11 电动机能效等级的发展历程欧盟时间轴月月 16 日月 27 日月 1 日月 1 日欧盟通过了 2009 /125/ EC 指令, 为能源相关产品的生态设计要求制定了一个框架适用于 2011 年年中以前的电动马达的要求第 1 阶段 : 电动机必须达到 IE2 的能效水平 2014/04 欧盟指令修订了最初的 2009/640 欧盟指令, 详细说明了哪些电动机被排除在欧盟的 MEPS 之外, 同时也放宽了对小型电动机的标识要求第 2 阶段 : 额定输出为千瓦的电动机, 如果配备变频器, 则必须满足 IE3 或 IE2 效率的水平第 3 阶段 : 额定输出千瓦的电动机, 如果配备变频器, 则必须满足 IE3 或 IE2 效率的水平 page 11 高效节能电动机的应用

12 电动机能效等级的发展历程 IE 能效等级的参考标准 IEC : 版单速三相笼型感应电动机的效率等级 (IE- 代码 ) IEC : 版线控交流电动机的能效等级 (IE 代码 ) IEC TS 版 1.0:2016 变速交流电动机效率等级 (IE- 标准 ) IEC :2008 IE3 超高效 IE2 高效 IE1 标准效率 IEC :2014 IE4 超超高效 IE3 超高效 IE2 高效 IE1 标准效率 IEC TS :2016 IE5 超超超高效 IE4 超超高效 IE3 超高效 IE2 高效 IE1 标准效率 page 12 高效节能电动机的应用

13 电动机能效等级的发展历程 IEC TS :2016 中 50Hz 两极电动机的效率等级最低效率 (%) IE1 IE2 IE3 IE4 IE 输出功率 (kw) page 13 高效节能电动机的应用

14 电动机能效等级的发展历程 IEC TS :2016 中 50Hz 四极电动机的效率等级最低效率 (%) IE1 IE2 IE3 IE4 IE 输出功率 (kw) page 14 高效节能电动机的应用

15 电动机能效等级的发展历程性能更高,IE3 电动机相较 IE2 高效电动机更加节省费用高效电动机的节能效率 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1.1KW 11KW Cost 高效电动机价格价格差异标准电动机价格运行节约花费节约 Purchase price 采购费用安装及维修成本 Installation and maintenance costs 能耗成本 Energy costs 投资回报期运行时间 page 15 高效节能电动机的应用

16 电动机能效等级的发展历程 ( 中国 ) 起源中国决定 2002 年起中国市场内销售的小型和中型三相异步电动机执行最低能源效率标准 (GB 18613) 建立能效等级可以为未来的电动机开发能效标识, 并将其归入到现有的能效标识体系中在相关的中国法律发布四年后, 欧盟标准的 Eff1 值取代其规定的限值成为电动机效率最小允许值中华人民共和国节约能源法 1997 年 11 月 1 日 : 第 39 条第 2 款, 逐步实现电动马达风扇泵类设备和系统的更高效运行 page 16 高效节能电动机的应用

17 电动机能效等级的发展历程 ( 中国 ) 过程 GB 永磁同步电动机 0.55 kw kw GB 高压感应电动机 (6 kv, 10 kv) 160 kw---25,000 kw GB 中小型三相异步电动机 0.55 kw kw GB 中小型三相异步电动机 0.55 kw kw GB 中小型三相异步电动机 ( 1 kv, 2,4,6 极 ) 0.75 kw kw GB 小功率电机 ( 690 V) 6 W kw GB18613 中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价值 page 17 高效节能电动机的应用

18 电动机能效等级的发展历程 ( 中国 ) IEC 和 GB 对比能效等级 IEC GB 定值的意义标准 1 IE4 1 级最高效标准 2 IE3 2 级电动机节能评价值电动机目标能效限定值标准 3 IE2 3 级电动机能效限定值标准 4 IE1 4 级产品须淘汰注 : 正如 GB 的序言中所述, 只有第 4.3 条是强制性的这意味着, 在第 4.3( 第 3 级 ) 的表 1 范围内的所有电动机, 允许在第 4.4(2) 款中提到的最后期限 (2016 年 8 月 ) 前进行销售 page 18 高效节能电动机的应用

19 电动机能效等级的发展历程 ( 中国 ) GB & IEC 对比规范 GB EU regulation 640/2009 EU regulation 04/2014 IEC/EN 法律要求 1000V 以下电压,50Hz, 三相交流电源供电额定功率在 0.75~375kW,2 极 4 极 6 极, 单速封闭自扇冷式 N 设计连续工作制一般用途电动机或一般用途防爆电动机 3 相鼠笼式转子低压电动机额定电压高达 1000V 50Hz 60hz 额定输出范围在 0.12kW 和 1000kW 之间极数为连续工作制 (S1) 或近似连续工作制 (S3 工作制 80% 或以上 ) 适合直接启动适用于 IEC 中定义的环境条件 ( 温度, 海拔高度 ) 1 级能效 IE4 2 级能效 :0.75kW 375kW : 7.5kW 375kW IE : 0.75kW 375kW 以及配套 VFD 使用情况下满足 IE : 7.5kW 375kW 3 级能效 : 0.75kW-375kw IE : 0.75kW-375kW IE1 page19 高效节能电动机的应用

20 电动机能效等级的发展历程 ( 中国 ) GB & IEC 对比规范 GB EU regulation 640/2009 EU regulation 04/2014 IEC/EN 不适用 1. 电动机完全集成到一台机器 ( 如泵风扇和压缩机 ) 中且不能与机器分开测试 ; 2. 特殊的设计电动机, 适用于特殊的应用环境, 如应用于高海拔 1000 米以上 ; 3. 项目特殊设计电动机, 适用于特殊应用, 如抽吸电动机纺织等工业专用电动机 ; 4. 用于变频调速电动机等可变工况的电动机 ; 5. 内置抱闸装置的电动机 ; 6. 非 S1 或 S3 的电动机工作负载, 额定循环持率等于或高于 80%; 7. 双绕组和多绕组电动机 ; 8.60Hz 电动机 ( 在铭牌上只标有 60Hz) 1. 设计用于完全浸入液体工作的电动机 ; 2. 电动机完全集成到一个产品上 ( 例如齿轮泵风扇或压缩机 ), 其中的能效性能不能独立与产品进行测试 ; 3. 特定设计的电动机 : I) 海拔超过 4000 米的高度 ; II) 环境空气温度超过 60 C; III) 最高工作温度高于 400 C; IV) 环境空气温度低于 -30 C 任何电动机或小于 0 C 用空气冷却电动机 ; V) 冷却水在进口温度小于 0 C 或超过 30 C; VI) 在欧洲议会和理事会 (3) 指示 94 /9 / 欧共体中定义的潜在爆炸性气体中使用 ; 4. 带抱闸电动机 ; 5. 工作方式不同于 S1 或 S6; 6. 专为逆变器而设计的电动机 page 20 高效节能电动机的应用

需要补贴高压三项笼型异步电动机 GB 30254-2013 否否永磁同步电动机 GB

21 电动机能效等级的发展历程 ( 中国 ) 国家强制性能源效率标准电动机类别标准标识要求认证小功率电动机 GB 否否小型中型三相异步电动机 GB 是需要补贴高压三项笼型异步电动机 GB 否否永磁同步电动机 GB 否否能效标准标识 ( 强制 ) 2 级市场评估方式认证 ( 自愿 )1 级 page 21 高效节能电动机的应用

22 电动机能效等级的发展历程 ( 中国 ) 中国和欧盟产品认证的差异 GB 标准中的 3 级能效限定值为我国目前强制执行的三相异步电动机的最低效率等级标准, 目前无认证程序 GB 标准中的 1 级为电动机的效率最高等级 2 级为推荐性的节能评价值标准等级为了规范我国高效率三相异步电动机的推广认证工作, 中国质量认证中心编制了中小型三相异步电动机节能认证规则 (CQC ), 在我国开展了中小型三相异步电动机节能产品的自愿认证 page 22 高效节能电动机的应用

电动机能效等级的发展历程 ( 中国 ) 七批推广高效能电动机目录 2010.08 第一批目录 2011.03 第二批目录 2011.08 第三批目录 2012.03 第四批目录 2013.12 第五批目录 2014.09 第六批目录 2016.

23 电动机能效等级的发展历程 ( 中国 ) 七批推广高效能电动机目录第一批目录第二批目录第三批目录第四批目录第五批目录第六批目录第七批目录生产厂家低压三相异步电动机高压三相异步电动机 ABB 一 / 二 / 三 / 五 / 六批四 / 五批 SIEMENS 三 / 四批三批批次总类别国外的型号百分比 8.67% 0.80% 2.30% 0.80% 1.80% 1.91% page 23 高效节能电动机的应用

24 背景电动机能效标准 IEC 与 GB 解读高效节能电动机法规应用贴士 Page 24 高效节能电动机的应用

25 法律法规能效标签中国最低能效标准 : << 能源效率标识管理办法 >> 国家发改委和国家质检总局第 17 号令 << 中小型三相异步电动机能源效率标识实施规则 >> 国家发改委 CEL-007 << 中小型三相异步电动机能源限定值及能效等级 >> GB 关于中小型三相异步电动机能源标准修订和能效能效标识实施有关问题的说明中国能源标识计划自 2008 年 1 月 1 日颁布并于 2012 年 9 月 1 日修订 : 对所有中国境内生产或进口到中国的电动机强制执行. 25 高效节能电动机的应用

26 法律法规工业和信息化部国家质量监督检验检疫总局关于组织实施电动机能效提升计划 ( ) 的通知 26 高效节能电动机的应用

27 法律法规上海市经济和信息化委员会发布开展 2017 年度上海市工业节能和合同能源管理专项资金 ( 高效电动机 ) 项目申报工作的通知 27 高效节能电动机的应用

28 法律法规欧盟最低能效标准 - 详细信息欧盟 640 / 2009: 欧洲议会于 2009 年 7 月 22 日批准了第 640/2009 号规例它将在 2011 年至 2017 年期间投入使用欧盟 04 / 2014: 修订欧盟第 640/2009 号规则欧盟 EMPS 规定, 只有达到效率水平的马达才能进入欧洲市场且必须在等级板上标明 IE 等级 28 高效节能电动机的应用

29 背景电动机能效标准 IEC 与 GB 解读高效节能电动机法规应用贴士 Page 29 高效节能电动机的应用

30 使用注意事项尺寸差异 1. 底座和螺栓孔尺寸相同, 但总长较长评价 : 需检查安装空间, 注意机座高度超过 315 的, 不同品牌可能尺寸有所不同 SIMENS /ABB/ VEM 等 2. 电缆接线盒的方向 : 评价 : 对一些不可改变方向的接线盒, 确保与被替换电动机方向一致, 保证电源线长度不变, 避免更换电缆 IM B3 变长变高 OK OK OK OK page 30 高效节能电动机的应用

31 使用注意事项 3. 法兰板和螺栓孔尺寸相同, 但电动机总长度变大, 有些直径变小评价 : 需检查安装空间 IM B5 变长直径变小 OK OK page 31 高效节能电动机的应用

32 使用注意事项电气参数变化电动机起动电流可能比旧电动机大得多评价 : 需保证 MCC 电气组件和马达适配保险丝需加大接触器需加大 page 32 高效节能电动机的应用

例如由于金属外壳中的电涡流温升可接近 300 K/ min, 这可以形成一个潜在的点火源在持续运行过程中, 磁力泵不会出现这种额外的风险评价 :

33 使用注意事项磁力泵与 IE3 电动机有脱扣的潜在风险与低效率类的电动机相比,IE3 电动机具有不同的起动特性, 即它们的启动力矩和惯性矩可能不同因此, 在用于磁力耦合泵上时, 在启动过程中存在泵脱扣的可能性也就是马达转动, 但泵不旋转在解耦过程中, 磁体的组成部分会非常迅速地升温, 例如由于金属外壳中的电涡流温升可接近 300 K/ min, 这可以形成一个潜在的点火源在持续运行过程中, 磁力泵不会出现这种额外的风险评价 : 应与供应商核实设计 ( 启动扭矩和转动惯量 ) 也可以采用软启动由于脱扣可以明显的听出来, 可以在电动机启动的时候在现场观察, 以防需要时停泵 page 33 高效节能电动机的应用

34 使用注意事项磁力泵与 IE3 电动机会影响到的马达分类 : 所有 IE3 非防爆电动机所有 IE3 防爆电动机, 包括 Ex-e, Ex-de 和 Ex-nA 推荐 : 在泵制造商确信的说明 ( 通报或实例计算 ) 后再使用 IE3 电动机 page 34 高效节能电动机的应用

35 结束谢谢! 提问? Page 35 高效节能电动机的应用

欧盟符合性声明根据 ATEX 指令 2014/34/ 欧盟用于点燃保护类型 d 或 de 的交流电机用于区域 1, 或 t 用于区域 21 B 版本 : 06/2018 文件 : KonfErkl_ATEX_d_t_B320_1300_05_CN Bauer Gear Mo

欧盟符合性声明根据 ATEX 指令 2014/34/ 欧盟用于点燃保护类型 d 或 de 的交流电机用于区域 1, 或 t 用于区域 21 B 版本 : 06/2018 文件 : KonfErkl_ATEX_d_t_B320_1300_05_CN Bauer Gear Mo 根据 ATEX 指令 2014/34/ 欧盟用于点燃保护类型 d 或 de 的交流电机用于区域 1, 或 t 用于区域 21 B 320.1300-05 版本 : 06/2018 文件 : KonfErkl_ATEX_d_t_B320_1300_05_CN Eberhard-Bauer 街 37 号 Eberhard-Bauer 街 37 号, 三相鼠笼式电机系列 DNFXD06.., DNFXD07..,