3.6.5. Ремонт двигателей

Общая характеристика и производственная информация

(Информация по «Экологическим преимуществам», «Воздействию на различные компоненты окружающей среды», «Применимости», «Экономическим аспектам», «Примерам» и «Мотивам внедрения» для методов повышения энергоэффективности двигателей приведена в разделе 3.6.7).

При эксплуатации электродвигателей существует вероятность отказа, в особенности, если мощность двигателя превышает 5 кВт. Нередко такие двигатели ремонтируются несколько раз на протяжении срока службы. Данные испытаний показывают, что некачественный ремонт двигателя может приводить к снижению КПД на 0,5–1 %, а в некоторых случаях – на 4% и более (для старых двигателей).

Выбирая между ремонтом и заменой вышедшего из строя двигателя, следует рассмотреть ряд факторов, включая стоимость электроэнергии, мощность двигателя, средний уровень загрузки, а также время работы (ч/год). Следует уделить должное внимание процессу ремонта и выбору ремонтной организации, которая должна быть авторизована производителем двигателя («организация, обеспечивающая энергоэффективность ремонтируемых двигателей», EEMR).

Как правило, приобретение энергоэффективного двигателя взамен отказавшего является оправданным, если от двигателя требуется значительное время работы. Например, в условиях, когда время работы двигателей составляет 4000 ч/год, стоимость электроэнергии составляет 0,06 евро/кВт·ч, а требуемая мощность находится в диапазоне 20–130 кВт, срок окупаемости затрат в случае замены на энергоэффективный двигатель составляет менее 3 лет.

3.6.6. Перемотка

Общая характеристика и производственная информация

(Информация по «Экологическим преимуществам», «Воздействию на различные компоненты окружающей среды», «Применимости», «Экономическим аспектам», «Примерам» и «Мотивам внедрения» для методов повышения энергоэффективности двигателей приведена в разделе 3.6.7).

Перемотка двигателей широко практикуется в промышленности. Это более дешевый и во многих случаях более быстрый вариант, чем приобретение нового двигателя. Однако перемотка двигателя может привести к снижению его КПД более чем на 1%. Следует уделить должное внимание процессу ремонта и выбору ремонтной организации, которая должна быть авторизована производителем двигателя («организация, обеспечивающая энергоэффективность ремонтируемых двигателей», EEMR). Дополнительные затраты, связанные с приобретением нового двигателя, могут быстро окупиться вследствие более высокой энергоэффективности, поэтому перемотка может оказаться неоптимальным решением с учетом затрат на протяжении всего срока службы. Зависимость затрат, связанных с приобретением нового двигателя и перемоткой существующего, от мощности представлена на рис. 3.29.

Рисунок 3.29: Затраты, связанные с приобретением нового двигателя и перемоткой существующего

225

3.6.7. Экологические преимущества, воздействие на различные компоненты окружающей среды, применимость и другие соображения относительно методов повышения энергоэффективности систем с электроприводом

Экологические преимущества

В табл. 3.22 представлены потенциально значимые методы повышения энергоэффективности систем с электроприводом. В таблице приведены характерные величины; фактические значения зависят от условий конкретного предприятия.

Таблица 3.22: Методы повышения энергоэффективности подсистемы с электроприводом Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Гармоники, создаваемые регуляторами скорости, могут приводить к дополнительным потерям энергии в двигателях и трансформаторах (см. раздел 3.5.2). Производство энергоэффективного двигателя требует большего количества природных ресурсов (меди и стали).

Применимость

Системы с электроприводом имеются практически на всех промышленных предприятиях, где доступна электроэнергия.

Практическая применимость конкретных методов и экономический эффект от их применения зависят от масштабов и конкретных условий предприятия. Выбор мероприятий, одновременно удовлетворяющих критериям практической реализуемости и экономической эффективности, целесообразно осуществлять на основе анализа потребностей предприятия в целом и конкретной системы (подсистемы). Этот анализ должен осуществляться силами квалифицированного консультанта в области электроприводов или собственного инженерного персонала предприятия, обладающего надлежащей квалификацией. В частности, тщательный анализ такого рода важен при рассмотрении вариантов, связанных с приводами с переменной скоростью и энергоэффективными двигателями, поскольку при определенных условиях внедрение этих устройств может привести не к энергосбережению, а к дополнительным энергозатратам. Кроме того, важно оценить как предлагаемые планы внедрения новых систем с электроприводом, так и потенциал модернизации существующих систем. Итогом такого анализа должен быть перечень мероприятий, применимых в условиях конкретного предприятия, с оценкой объемов сбережения, затрат и срока окупаемости каждого мероприятия.

Например, при производстве энергоэффективных двигателей используется больше материалов (меди и стали), чем при производстве традиционных двигателей. При этом энергоэффективные двигатели характеризуются более высоким КПД, но также и меньшим скольжением (следствием

226

чего является более высокая частота вращения) и более высокой величиной пускового тока. Ниже приведено несколько примеров ситуаций, в которых использование энергоэффективного двигателя не является оптимальным решением:

•при эксплуатации системы ОВКВ в условиях полной нагрузки замена традиционного двигателя на энергоэффективный приводит к увеличению скорости вращения вентиляторов (вследствие меньшей величины скольжения) и, как следствие, момента нагрузки. В этом случае внедрение энергоэффективного двигателя может привести к увеличению энергопотребления по сравнению с традиционным приводом. В случае использования энергоэффективного двигателя конструктивная схема должна предусматривать меры, позволяющие избежать увеличения частоты вращения конечного оборудования;

•если система эксплуатируется менее 1–2 тыс. ч/год, внедрение энергоэффективного двигателя может не внести существенного вклада в энергосбережение (см. «Экономические аспекты» ниже);

•если система часто запускается и останавливается, сэкономленная электроэнергия может быть израсходована вследствие более высокого пускового тока, характерного для энергоэффективных двигателей;

•если система обычно функционирует с частичной нагрузкой (например, насосы), но на протяжении длительного времени, объемы энергосбережения в результате внедрения энергоэффективного двигателя могут оказаться незначительными по сравнению с потенциалом привода с переменной скоростью.

Экономические аспекты

Затраты на приобретение энергоэффективного двигателя превышают стоимость традиционного двигателя примерно на 20%. Примерное распределение затрат, связанных с установкой и эксплуатацией двигателя, за весь срок службы показано на рис. 3.30:

Рисунок 3.30: Затраты на протяжении срока службы электродвигателя

При приобретении или ремонте электродвигателя важно оценить энергопотребление и рассмотреть возможности его минимизации с учетом следующих соображений:

•для двигателей переменного тока период окупаемости может составлять 1 год или даже меньше;

•для двигателя с повышенной энергоэффективностью может требоваться более длительный период окупаемости за счет энергосбережения.

Срок окупаемости для мероприятий по повышению энергоэффективности, например, приобретения энергоэффективного двигателя вместо перемотки вышедшего из строя традиционного, можно оценить следующим образом:

227