泵机行业将世界各地不同的测试和分级标准进行协调后,推出了IEC标准,但目前仍然缺乏与污水泵相关的标准。因此,在本文中,格兰富公司(Grundfos)专门提供了对污水应用领域IEC电机效率标准进行技术分析的方法。
目前,泵机年耗电量占世界总年耗电量的比例不低于10%,并且在所有泵机中,约有三分之二的泵机每年多消耗了60%的电能。据全球泵机制造商格兰富公司估计,如果每个企业均切换到高效泵机系统,则全球范围内每年可节省4%的总耗电量,换句话说,可节省的耗电量将相当于十亿人口的居民用电量。因此,通过开发更高效节能的电机来降低能源成本已经成为了终端用户、环境立法者、政府和制造商优先考虑的事项之一。
在过去的十年中,泵机行业已经投入大量努力来协调世界各地不同的测试和分级标准以及随后采用的泵机标签方案。在国际电工委员会(IEC)同NEMA、CEMEP、IEEE和其他国际组织的共同努力下,这项工作促进了两大标准的发布:
■ IEC60034-2-1(1.0版):旋转电机——第2-1部分:通过测试来确定损耗和效率的标准方法(2007年版不包括牵引车辆用电机),该部分描述了用于确定电机效率的方法。
■ IEC60034-30:旋转电机——第30部分(1.0版):单速三相笼式-感应电机的效率分级(IE标准),该部分定义了感应电机的能源等级。
“目前存在两种确定电机效率的方式,”格兰富控股公司全球产品经理Mikael Nedergaard说道,“一种是直接测试,主要通过在所供应的电压和电流的基础上测量输入功率以及在转速和转矩基础上测量输出功率。另一种是间接方法,主要通过测量输入功率,然后测量单个部件的损耗并将它们逐项相加,以计算总损耗。这种间“污水泵电机与传统IE3电机的不同之处在于轴承和机械密封,并且无需上文描述的风扇冷却装置,”Bork Hansen先生说道,“在湿法安装中,由泵机浸没其中的流体提供冷却作用。格兰富IE3电机的转子和定子根据TEFC电机标准经过了类型测试认证,并且提供测量报告支持,因此,实际上,它是一款符合IE3能效标准的电机。然而,由于更改了轴承,并添加了机械轴密封以及冷却方法,IE3电机能效水平符合性被否定了。”
泵机行业迄今为止仍未推出污水泵能效标准的主要原因可能在于,制造商、环境立法者和标准制定者将污水泵电机视为一个单独的设备,而不是一个集成到泵机中的设备,因此,他们很难定义电机的摩擦损耗和效率。
一些声称其生产的污水泵符合IE3能效标准的泵机制造商均犯有误导咨询者和终端用户的过错。如果一份招标文件指定污水泵必须符合IE3能效标准,那么,任何制造商均不可能供应这样的泵机,因为目前根本不存在任何关于配备有集成电机的污水泵效率定义的适用标准。
具体数值
采用来自IE3电机的电气组件并将它们安装在污水泵中的确提供了一些有关整个电机设备效率水平的信息,但并没有提供任何具体数值,因为污水泵中的摩擦损耗不同于标准泵机中的摩擦损耗,这些损耗没有加以考虑。并且,这些信息也没有涉及到任何有关水力性能方面的内容,而这一方面却可能存在提高效率的更大可能性。
“为了在泵机系统中获取最高水平的效率,所选择的泵机必须拥有一个BEP(最佳效率点),并且BEP应当与工作点形成最佳匹配,”Nedergaard先生说道,“BEP在很大程度上取决于泵机的特征,包括功率、流速和扬程,它是泵机性能曲线上的一个点,能够提供最高效的运行。我们必须记住的一点是,如果泵机运行偏离所设计的BEP,泵机效率将会大幅下降。”
格兰富认为,讨论污水泵和电动潜水泵时,泵机制造商、顾问和终端用户需要解决ISO 9906: 2012‘回转动力泵性能验收测试’标准或者ANSI/HI11.6.2012‘回转动力潜水泵性能验收测试’标准中定义的泵机总体效率,而不是完全专注于电机效率。另外,泵机水力性能对于电机效率同样重要,因为通过这个方面提高泵机效率的可能性更大。
在目前尚无相应的泵机能效标准的情况下,泵机制造商和供应商将不可避免地重视IE3连接。但这种局面正在开始改变,欧盟泵业协会(Europump)正在讨论合适的泵机标准方案。制定合适的泵机标准的推动力不能仅仅来自于泵机制造商,同时还需要由政治家和监管机构来大力推动。
“近年来,泵业行业为小型循环泵(如污水泵和潜水泵等)制定了相关能源标准,其中,电机和电机轴包含在单一的外壳内,无法单独进行测试,”Nedergaard先生说道。“ 该标准是由欧盟泵业协会(Europump)、泵机制造商行业协会和泵机制造商共同起草的,并获得了欧盟的批准,其包含七个节能等级。泵机的能效指数(EEI)是根据年度载荷曲线计算的,并根据能效水平为泵机贴上能效标签。推出能效标签后,终端用户能够对不同的产品进行比较,并为具体应用选择最合适的泵机或泵组。”
如果循环泵能够做到这些,那么接下来,我们也可以为污水泵制定一项国际认可的能源标准。由于污水处理行业正逐渐转向规格更大、效率更高的处理装置,这需要采用更大型的泵机,因此,能源成本将变得更加重要。泵机行业和监管机构必须作出相应的回应,并投资制定一项能够为终端用户提供他们所需信息的测试机制。(end)