上海市地方标准《交流电动机机外冷却风扇节能改造技术规范》标准编制说明

上海市地方标准交流电动机机外冷却风扇节能改造技术规范标准编制说明一、工作简况（一）任务来源本标准任务由上海市质量技术监督局于2015年12月23日下达，根据沪质技监标（2015）548号文（序号51）下达。交流电动机机外冷却风扇节能改造技术规范上海市地方标准，列入2015年下半年上海市地方标准制修订项目计划，归口单位是上海市能源标准化委员会，主编单位为上海交通大学、上海电器科研院、上海通用风机股份有限公司、上海伯奴力能源环境科技有限公司和上海宝丰机械制造有限公司。（二）预期的社会经济效果三相交流电动机机外冷却风扇是一种量大面广产品，存在着浪费能源多的弊端，且具有节能潜力巨大的特点。为了能使电机冷却风扇满足二种不同转向（即正转或反转）使用。以往电机设计选用的风扇叶片都是径向离心叶片，它可满足正转或反转的需求，但在径向叶片的进口处存在着冲击损失大，导致运行效率低的弊端，尤其是高速电机冲击损失更为严重。很多人都了解这一弊端，并认为这是难以改变的“正常”现象。风机设计制造单位，对风机叶型和效率的关系研究多，电机冷却风扇要满足双向运行是了解的，但对风扇进口和出口都是采用径向叶片，都认为是合理的，并认为难以改变。二类（电机和流体机械）专业人员缺乏协同创新。且对冷却通风从系统优化进行节能改造的考虑很少，值得深思。在上世纪80年代初北京清华大学电机系及上海市节能领导小组办公室组建的上海市机泵节能技术改造组组织部份技术人员，（其中有本课题组人员），以上两个单位曾分别研制了采用单向旋转轴流风机叶片，实践证实可提高二极电机效率高达23%,节能效益显著，但因不同转向电机要调换不同转向的叶轮，则在电机出厂时，需提供二只不同转向的风轮给用户，导致电机制造企业成本的增加，存在着推广的积极性不高，推广力度有限。至于从通风流道入手，减少系统效应影响值、减少系统阻力降为最低化的认识更为不足，缺乏研究推广的积极性。上述三个原因导致电机冷却通风系统长期未能进行节能改造，持续达三十年之久，存在着持续严重浪费能源。课题组深感责无旁贷，鉴于节能改造后效益显著，特提出立项研究。二极电机因转速高、进口冲击损失大，对相同容量多极低速电机，其体积相对较小、机壳散热筋间气体流速亦相对较高、流动阻力损失较大，经改造后节电量相对较高，经节能改造后，证实可提高二极电动机效率达3%。四极电机体积较大，气流速度相对偏低，节电量在1.52%之间，电机行业技术人员至今对电机散热风扇低效运行，投入精力较少；鉴于交流电动机量大面广，国内年总产量达数十亿千瓦，若提高电机效率1%，按年运行4000小时计，年节电量达400亿千瓦时以上，是个极其可观的数字。（三）协作单位本标准主要起草单位为上海交通大学、上海电器科学研究院、上海通用风机股份有限公司、上海伯奴力能源环境科技有限公司、上海宝丰机械制造有限公司、上海徐汇区工程师协会节能技术中心、常州祥明智能动力股份有限公司。本标准归口单位是上海市能源标准化技术委员会。（四）主要工作过程接到市质监局下达标准制订任务后，转告协作单位，安排2016年春节后对标准制订大纲进行讨论、征求意见和分工。上海交通大学首先从校技术档案馆查找1984年研究设计“电机节电风扇”的档案和鉴定会资料，并委托上海通用风机股份有限公司，共同选择以55kW电机为示范案例进行节能改造和测试的试点。当2017年市质技监督局告之，本标准归口单位是上海市能效中心后，编制组在2017年向市能标委作了简要汇报，提交书面材料及标准编制过程作了汇报。又专程赴市电科所征求意见并根据上海市电器科学研究院意见提出建议在标准中要再增加交变转向电动机冷却风扇节能改造技术内容，因为此类电机有一定使用量。经上海伯奴力能源环境科技有限公司从系统优化入手，经分析，从系统优化入手还能取得一定的节能效果。上海通用风机股份有限公司组织对部分支项目试验件的加工（如装设集流器等）和试验。上海伯奴力能源环境科技有限公司进行流道过渡段的优化设计技术探索，提出了可借鉴应用维托辛斯基均流收缩段型线方程进行设计。按归口单位的意见作了多次修改，完成了标准征求意见稿，根据回复意见，提出采纳、不采纳的理由。在2018年1月上旬组织召开了专家预审会议，修改完成了标准送审稿。二、标准编制原则和确定标准主要内容的依据（一）制定标准的原则1、标准编写格式按照GB/T 1.1的要求，引用标准采用最新版本。2、制定标准的目的是规范电机企业生产、指导企业提高产品能效，坚持标准必须适应电机行业及其用户（企业）的要求，满足行业需要、能促进企业的持续发展。3、标准的内容要结合应用尽可能从实际应用出发，对正转、反转、交变转向三类电机运行方式进行编写，并对交变转向电机从减少风扇进口处冲击损失入手，提出更换原直联风扇叶轮，采用定向转小电机驱动高效叶轮的技改措施，并注重改善叶轮进口流场及排出口装导流件，减少流阻损失的技术措施。（二）制订标准的主要内容本标准规定了对已投入使用的容量为22kw450kw交流电动机机外冷却风扇的节能改造技术要求，亦适用于其它容量交流电动机机外冷却风扇的节能技术改造。（三）确定标准主要内容的论据标准编制原则经讨论决定按上海电器科学研究院的意见，采取不改变电机电磁设计和不改变电机转向为原则，只要满足电动机的转向不变。对原配套的低效、径向、开启式离心叶轮要进行更换并对气流通道进行流道优化，降阻节能改造，能取得一定的节能效果。标准送审稿中按电机三种不同的工作状态，分左转、右转和交变运转的电机分别对三大类别不同转向电机，除采用进口集流器外再采用装设导流器的节能改造技术方案进行改造：对定转向电机都要采用定向高效叶轮、集流器和过渡段；对交变转向的电机建议可调换增装小功率定转向轴流风扇或采用后向、闭式离心叶轮、同时增装集流器和过渡段。改造采用的高效风扇叶轮，其设计风量，为确保散热应取G新风扇风量G老风扇风量,或风机风量亦可近似按空气温升为10值来确定。对新设计的电动机冷却风扇应选用经电机设计单位计算确定的精确风量值，此值可请电机设计单位提供。确保电动机安全运行，能满足冷却所需。技术改造采用新风扇的风量是经上述方式确定，依据可靠。对个别用户自己生产的节能风扇，则新风量应大于或等于老风扇风量。如市内能安排专业厂生产节电风扇，则可以使产品做得优良和精确，标准编制单位以产学研合作方式参与协同创新，精确设计风扇叶轮、流道和进行全程技术服务，组织进行生产，并可在生产厂建立电机绕组温升试验台，按环境条件进行测定节电风扇的风量、风压值、耗功值和实际电机温升值。国内至今为止尚未普及此类节能风扇，为了能适应不同转向电机使用，目前大多是采用低效、径向、开启式叶轮。由于风机叶轮与外壳的轴向间隙较大，导致吸排空间流量损失多，且冷却风扇气流从叶轮径向排出后在气流转弯流道中由于流道未经优化设计，存在着流阻大、浪费能源多的弊端。在本标准中还对交变转向运行的电机提出了行之有效节能改造方法。三、与国内外相关法律、法规和标准相关情况的说明通过检索上海标准化服务信息网、中国标准服务网国家标准文献共享服务平台，目前尚无可比的同类国际标准。四、重大分歧意见的处理结果和依据征求相关专家意见时，他（她）们均持赞同节能改造的意见，未发现有分歧，因为制订标准的原则一是确保电机安全运行，能控制电机温升，二是可提高电机效率、三是优化冷却通风流道设计，实现进一步降噪节能，技术成熟、可行,为确保标准送审稿质量，2018年1月30日由归口单位主持召开了预审会议专家们提出了的意见，课题组作了认真思考和答复，详见预审会议意见汇总表。五、废止现行有关标准的建议本标准属技术创新项目的标准，不存在废止现行标准的问题。六、设置强制性条款的理由设置强制性条款的理由是充分的，因当今能源短缺，节能减排形势严峻，按美国AMCA标准，理应设置强制性条款，但因上海市内目前尚未发现有电机节能风叶专业生产厂，且国家规定“地方标准应属推荐性标准；暂不宜制定强制性标准的规定”。目前暂以推荐性标准实施，待专业生产厂投产后，拟再申请国家标准作为强制性标准实施。七、贯彻标准的要求和措施的建议标准批准