節能改造專訪西安西瑪電機有限公司技術中心主

我國于2020年9月明確2030年碳達峰、2060年碳中和目標，未來三十五年實現凈零排放任務艱巨。在這一背景下，工業領域的節能降耗成為關鍵抓手，而電機作為工業生產的核心動力設備，其能效水平直接關乎生產效率與能源消耗。此外，我國在2024年3月出臺了《推動大規模設備更新和消費品以舊換新行動方案》，要求聚焦鋼鐵、有色、石化、化工、建材、電力、機械、航空、船舶、輕紡、電子等重點行業，大力推動生產設備、用能設備、發輸配電設備等更新和技術改造，為電機的節能改造提供了政策支持。

電機是工業核心動力設備，其耗電量占全社會用電量的70%、工業用電量的75%。工業領域的電機用電量有75%用于驅動泵、風機和壓縮機等設備，能效提升潛力巨大。但不少企業在節能改造中存在誤區，認為僅更換高效電機就必然節能降碳，卻忽視了電機系統的復雜性，實則需綜合電機效率、功率因數、“電機 + 設備 + 控制系統”運行模式及負載特性等多方面設計評估。

為厘清問題，特邀請西安西瑪電機有限公司技術中心主任、技術部技術管理室主任張邦寧探討改造誤區與對策。西瑪電機深度參與國家 Y 、Y2、Y3、YX3 、YE2等交流電機到YE3、YE4、YE5 系列高效電機、YVFE3-YVFE5變頻調速電機；Y、YKK、YKS系列高壓電機到YX、YXKK系列高效高壓電機及永磁同步電機等電機產品國家統一設計及標準制修訂，可為高耗能企業節能改造提供專用電機及系統解決方案。

 

張邦寧

西安西瑪電機有限公司技術中心主任

現任西安西瑪電機有限公司技術中心主任、技術部技術管理室主任，中國機械工程學會高級會員、陜西省機械工程學會理事、陜西機械工程學會焊接分會理事、陜西機械工程學會數控自動化分會理事、陜西省創新方法研究會副秘書長、陜西省創新方法專家。

高耗能企業電機節能改造的常見誤區

高耗能企業在電機節能改造中，常因對技術原理、系統特性的認知偏差陷入誤區，主要集中在以下三方面：

（一）電機與負載不匹配

許多企業存在“換高效電機即節能”的認知誤區，認為高效電機效率高，更換后電費自然下降。但電機系統是復雜整體，電機僅是其中一環，若電機與負載不匹配（如“大馬拉小車”或“小馬拉大車”），高效電機的節能優勢無法發揮。

例如，某企業為一臺負載率僅30%的水泵更換了一級能效電機，但因電機功率遠超實際需求，長期在低負載狀態運行。高效電機的設計高效區間多在 70%-100%負載率，低負載下其效率反而低于適配的普通電機，最終導致能耗未降反升。這種“重電機本體、輕系統匹配”的做法，使得高效電機淪為“擺設”。

（二）過度依賴變頻技術

變頻技術因能動態調節電機轉速，在節能領域應用廣泛，但若盲目使用，反而會增加能耗。部分企業認為“只要裝變頻器，就能節能”，卻忽視了設備的運行特性。

對于負載穩定、無需頻繁調速的設備（如恒定流量的化工反應釜攪拌電機），加裝變頻器后，變頻器自身的能耗（約為電機功率的 3%-5%）會直接增加系統總能耗；同時，變頻器與電機的兼容性問題可能導致諧波干擾，影響設備壽命。此外，變頻系統的前期投資較高，若節能效果不明顯，企業的投資回報率會大幅降低。

（三）對節能改造的成本認知模糊

不少企業過度關注前期投資成本，認為“節能改造是額外負擔”，傾向選擇低價低質產品，卻忽視了長期運營成本。某紡織企業為降低初期投入，選用了價格低廉的低效變頻電機，雖初期節省了10%的采購費用，但運行中電機效率比標準值低5%，且故障率高。按其24小時運行的工況計算，每年多支出電費約8萬元，三年的額外電費已遠超初期節省的成本，還因停機維修損失了生產效益。這種“撿芝麻丟西瓜”的做法，與節能改造的長期目標背道而馳。

?

安徽廬江泵站改造項目，西瑪高效電機為用戶每年節能超5%

針對常見誤區的應對策略

（一）解決電機與負載匹配問題

企業需在改造前對電機系統進行全面評估，具體可通過三步實現：

1、數據采集：聯合專業團隊或節能服務公司，測試電機實際運行功率、電流、電壓等參數，記錄負載變化規律（如晝夜波動、季節差異）；

2、精準選型：根據負載特性選擇適配的電機。例如，對負載率長期穩定在 80% 左右的設備，選用額定功率略高于負載的高效電機；對負載波動大的設備，優先考慮變頻調速電機；

3、系統優化：結合傳動裝置（如減速器、聯軸器）的效率，優化電機與設備的連接方式，減少傳動損耗。若企業技術能力不足，可委托電機制造商或第三方機構制定改造方案，確保系統整體高效。

（二）科學應用變頻技術

企業在決定是否采用變頻技術時，需做好“三評估”：

1、工況評估：分析設備是否需要調速（如風機是否需根據室溫調節風量）、調速范圍（轉速變化區間）及頻率（每天調速次數），僅對需動態調節的設備使用變頻技術；

2、經濟性評估：計算變頻系統的投資回收期（投資回收期 = 初期投資 ÷ 年節能收益），若回收期超過設備預期壽命，則不建議采用；

3、兼容性評估：選擇與電機匹配的變頻器（如防爆場合需用防爆變頻器），并加裝濾波裝置減少諧波干擾，確保系統穩定運行。

（三）建立全生命周期成本理念

企業應從“短期投入”轉向“長期收益”視角，具體可從三方面著手：

全成本核算：計算設備全生命周期的總費用（采購成本 + 運行電費 + 維護費 + 殘值），而非僅看采購價。以400kW 高壓電機為例，一級能效（YE5）較三級能效（YE3）采購成本高4%，但效率高1.51%，按年運行8000小時、電費0.6元 /度計算，每年可省電費約400×1.51%×8000×0.6=2.9萬元，兩年即可收回差價；

1、收益量化：除電費節省外，還需計算設備效率提升帶來的生產增益（如電機轉速穩定使產品合格率提高）、維護成本降低（高效電機故障率低，維修頻次減少）等隱性收益；

2、第三方驗證：委托專業機構對不同方案的經濟性進行評估，避免因信息不對稱導致決策偏差。

山東菏澤供暖改造項目，采用西瑪高效節能電機，每年節省數萬元

容易被忽視的誤區及應對

缺乏效果監測機制

部分企業在改造后未建立能耗監測機制，導致“改后不管”，無法驗證節能效果。例如，某化工企業更換高效電機后，因管道堵塞導致負載增加，電機效率下降，但未及時發現，6 個月后才因電費激增排查出問題，已多耗電費12萬元。

應對這一問題需構建“監測 - 評估 - 優化”閉環：

1、建立監測系統：安裝智能電表、傳感器，實時采集電機能耗數據，通過物聯網平臺實現遠程監控；

2、定期評估：每月對比改造前后的能耗數據，計算節能率【節能率 =（改造前能耗 - 改造后能耗）÷ 改造前能耗 ×100%】，若節能率低于預期，及時排查原因；

3、動態優化：根據監測結果調整設備參數（如變頻電機的轉速設定），定期維護（如清理風機葉輪積灰），確保系統長期高效運行；

4、第三方評估：每1-2年委托第三方機構進行節能效果核驗，保證數據客觀準確。

青海鹽湖海納化工有限公司節能改造現場試運行

節能改造下的高效電機技術趨勢與發展

我國電機節能形勢嚴峻，提高電機能效是實現電機節能的必由之路。在高效電機的開發中，使用鑄銅轉子是提高電機效率的有效方法，也是行業發展的趨勢，銅轉子電機是實現IE5一級能效的關鍵技術，其發展歷程與優勢如下：

（一）技術突破歷程

2017年，國內首次在 YE4 鑄銅轉子系列電機研發中采用鑄銅轉子方案技術，但受限于工藝，僅能生產 H132 以下的小規格產品，且成本高、推廣難；2018年，國內企業突破批量生產技術，銅轉子電機開始商業化應用；2022年，H355大規格鑄銅轉子研制成功，填補國內空白，隨后無缺陷鑄銅轉子、大長徑比鑄銅轉子等技術突破，徹底解決了行業難題。

（二）核心優勢

1、效率提升：銅的導電率是鋁的 1.6 倍，鑄銅轉子可降低轉子損耗15%-20%，使電機整體效率提升2%-5%，輕松達到IE5標準；

2、適應復雜工況：銅的耐熱性優于鋁，可在高溫（150℃以上）、過載（120%負載）、頻繁啟動等嚴酷環境下穩定運行，適用于冶金、礦山等行業；

3、啟動性能優異：在相同啟動電流下，鑄銅轉子電機的啟動轉矩比鋁轉子高10%-15%，適合起重、電梯等需大啟動轉矩的設備；

4、高速穩定性：銅的機械強度高，可承受3.6萬轉/分鐘的高轉速，適用于高速主軸電機等精密設備。

目前，銅轉子電機已在新能源汽車、高端制造等領域廣泛應用，隨著工藝成熟，其成本與鋁轉子電機的差距正逐步縮小，成為高效節能改造的優選方案。西瑪電機是節能改造的行業領導者，參與研發的YE5銅轉子超高效節能電機，在節能改造領域取得了顯著優勢。

西瑪電機公司的YE5銅轉子超高效節能電機

高耗能企業的電機節能改造并非“換個電機就行”，而是一項系統工程，需擺脫對單一技術的依賴，從匹配性、經濟性、長效性多維度統籌規劃。通過科學評估、精準選型、動態監測，才能實現“真節能、降成本、促減排”的目標。