機電一體化是國縫機節(jié)能和功效的品質(zhì)
http://www.0374v.cn電機是一種應(yīng)用量大、使用范圍廣的耗能動力設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計，我國電機耗電約占工業(yè)用電總量的60%～70%。實際應(yīng)用中，我國電機的整體運行狀況，同國外相比差距很大，機組效率約為75%，比國外低10%左右；系統(tǒng)運行效率為30～40%，比國際先進水平低20～30%。因此，我國的電機應(yīng)用具有極大的節(jié)能潛力，推行電機節(jié)能勢在必行。
一、電機耗能現(xiàn)狀
改革開放30多年來，我國在能源利用上取得“GDP翻兩番而能源消費僅翻一番”的成就。但是，與發(fā)達國家相比，我國電力能源利用效率仍然較低，尤其是工業(yè)用電設(shè)備電能消耗，浪費情況較為嚴重。大量的工業(yè)設(shè)備如風(fēng)機、泵類設(shè)備以及傳統(tǒng)的工業(yè)縫紉機、機械加工設(shè)備等，多采用交流電動機恒速傳動的方案運行，導(dǎo)致交流電動機效率普遍較低。
工業(yè)縫紉機、機械加工設(shè)備
傳統(tǒng)的工業(yè)縫紉機電機是一款交流離合器電機，效率僅為40～50%；電機在工作時，不論縫制布料厚薄，始終全功率輸出；在縫紉機待料待機時，電機通過離合器脫開負載，繼續(xù)空載運行，造成極大的待機損耗。在中低檔機械加工設(shè)備中往往采用摩擦片調(diào)節(jié)速度，利用摩擦片的摩擦作用降低電機轉(zhuǎn)速，從而達到調(diào)節(jié)速度的目的，不僅造成大量的制動能耗，還加快了電機軸的磨損，降低電機使用壽命。
目前，我國在家電行業(yè)已逐步采用變頻調(diào)速控制技術(shù)以降低能耗，而工業(yè)控制領(lǐng)域中的許多速度調(diào)節(jié)方法還停留在傳統(tǒng)技術(shù)層面上。根據(jù)美國能源部的一項數(shù)據(jù)顯示，如果采用新的效率電機設(shè)備和一定的變頻調(diào)速裝置來替代舊的電機設(shè)備，工業(yè)用戶至少能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上節(jié)省電能18%以上。目前許多國家均已流量壓力控制必須采用變頻調(diào)速裝置取代傳統(tǒng)方式，我國也在積極鼓勵工業(yè)企業(yè)采用效、節(jié)能的電動機、鍋爐、窯爐、風(fēng)機、泵類等設(shè)備。
二、機電一體化直達節(jié)能降耗
隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展，電子信息技術(shù)在產(chǎn)品中的應(yīng)用日趨成熟，傳統(tǒng)的電機技術(shù)與電子信息技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了“機電一體化”產(chǎn)品。“機電一體化”又稱“機械電子學(xué)”，是在機構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進了電子技術(shù)，并將機械裝置、電子設(shè)備以及軟件等有機地結(jié)合起來構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。“機電一體化”電機與傳統(tǒng)電機有著質(zhì)的區(qū)別，“機電一體化”電機包含了控制部分既控制器及嵌入式軟件和驅(qū)動部分既電機，它是利用嵌入式軟件實現(xiàn)對系統(tǒng)的智能化模糊控制。這種智能化模糊控制不僅能有效提系統(tǒng)的運行精度，而且可以根據(jù)系統(tǒng)負載變化實時調(diào)整電機輸出轉(zhuǎn)速、輸出功率，充分達到節(jié)能降耗的目的。下面舉兩個例子來說明“機電一體化”電機的使用效果：
效節(jié)能伺服控制電機在工業(yè)縫紉機領(lǐng)域的應(yīng)用
前面提到傳統(tǒng)的工業(yè)縫紉機電機是一款交流離合器電機，效率僅為40～50%；電機在工作時，不論縫制布料厚薄，始終全功率輸出；在縫紉機待料待機時，電機通過離合器脫開負載，繼續(xù)空載運行，造成極大的待機損耗。而效節(jié)能伺服控制電機采用直流無刷電機作為驅(qū)動元件，效率達到70～80%；伺服控制系統(tǒng)內(nèi)含嵌入式軟件，系統(tǒng)隨時檢測縫制布料的厚薄，將信息實時傳遞給嵌入式軟件，通過軟件調(diào)節(jié)電機的輸出轉(zhuǎn)速和輸出功率，始終使電機工作在合理、節(jié)能狀態(tài)；在縫紉機待料待機時，系統(tǒng)停止工作，沒有待機損耗。通過效節(jié)能伺服控制電機替代交流離合器電機在工業(yè)縫紉機領(lǐng)域推廣應(yīng)用，可在該領(lǐng)域節(jié)能50～60%，每臺縫紉機可節(jié)電576千瓦時/年，據(jù)縫紉機行業(yè)協(xié)會估算，全國現(xiàn)在生產(chǎn)使用的工業(yè)縫紉機至少200萬臺，那么隨著效節(jié)能伺服控制電機的替代使用，可為社會節(jié)電11.52億千瓦時/年。
三、電機節(jié)能的目標與發(fā)展
以電子信息技術(shù)為核心的“機電一體化”產(chǎn)品在節(jié)能降耗方面的作用已初現(xiàn)端倪，上述提到的幾個行業(yè)是能源浪費較嚴重、正在大力推動改進的幾個例子，其實還有更多的行業(yè)有待挖掘。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，電機節(jié)能的前景十分看好。據(jù)國家能源部的初步估算：如果全面啟動電機節(jié)能工程，開發(fā)以電子信息技術(shù)與傳統(tǒng)電機技術(shù)相結(jié)合的“機電一體化”產(chǎn)品，并替換現(xiàn)普遍使用的傳統(tǒng)交流電機，全國的用電量將下降15～20%而GDP保持不變。
通過研發(fā)效節(jié)能變頻電機、各種電子控制的節(jié)能伺服電機并形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，在工業(yè)設(shè)備、交通、辦公自動化等領(lǐng)域推廣使用，將電機的平均能耗下降20～30%，這是電機行業(yè)“十一五”期間的節(jié)能目標。通過開發(fā)擁有自主產(chǎn)權(quán)的電機驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)化運行軟件和標準，大力推廣“機電一體化”和“光機電一體化”技術(shù)的應(yīng)用，以電子信息技術(shù)改造傳統(tǒng)電機技術(shù)，全面提升電機技術(shù)含量，增強電機智能化程度，推動電機節(jié)能降耗，是未來一段時期內(nèi)電機行業(yè)的發(fā)展方向。
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