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我國特種電機技術(shù)差距及趨勢分析
2014-05-20 來源: 文字:[    ]

“十一五”期間,在國家實施節(jié)能減排及國務(wù)院十大產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃的重大背景下,國家科技部對電機及系統(tǒng)節(jié)能給予了重點關(guān)注和支持,國家科技支持計劃“工業(yè)電機及典型泵閥節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)研究”和863 計劃“達到

IE3 標準的節(jié)能型三相異步電動機核心技術(shù)研究”等重大項目的實施,使我國高校電機和變頻調(diào)速專用電機設(shè)計技術(shù)、電機系統(tǒng)控制技術(shù)、電機及系統(tǒng)測試技術(shù)等方面取得了一些重要的技術(shù)突破,同時通過專利戰(zhàn)略實施、技術(shù)標準制定等方面的工作,為自主知識產(chǎn)權(quán)的中小型電機及系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化奠定了良好的基礎(chǔ)。但是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化方面與國外先進水平相比,存在電機精準設(shè)計、降耗降噪、系統(tǒng)節(jié)能、系統(tǒng)測試、變頻絕緣結(jié)構(gòu)及測試、電機及控制系統(tǒng)的精心化匹配、高性能工程型矢量控制、變頻電機動態(tài)性能測試等關(guān)鍵技術(shù)滯后的現(xiàn)象,如下表所示。

 

我國中小型電機及系統(tǒng)與國外同類先進產(chǎn)品相比,主要差距表現(xiàn)在以下幾個方面:

1)能效標準執(zhí)行的差距

美國自 1997 年起已開始強制推廣使用高效率標準電機,2011 年開始強制推行超高效率標準電機,歐盟及我國擬于2011 年起強制推行高效率標準電機。而我國目前生產(chǎn)的中小型電機產(chǎn)品大多數(shù)是Y、Y2、Y3 及派生系列產(chǎn)品,絕大部分是普通效率標準IE1 電機,比高效率標準IE2 平均低3%,比超高效率標準IE3 平均低5%。

2)技術(shù)開發(fā)的差距

國外企業(yè)電機設(shè)計理念先進,重視每一代產(chǎn)品的基礎(chǔ)設(shè)計,是所有后續(xù)衍生電機產(chǎn)品的基礎(chǔ),所有的衍生電機開發(fā)采用菜單式模塊化選項,最多的衍生電機模塊化選項可達200 多個,對于報價、設(shè)計、生產(chǎn)來說效率非常高;對于大型、特種電機采用分析技術(shù),運用多功能分析軟件,如電磁計算分析軟件、結(jié)構(gòu)仿真分析軟件等,產(chǎn)品綜合設(shè)計水平高。而國內(nèi)電機企業(yè)設(shè)計手段傳統(tǒng)、缺乏先進的設(shè)計理念和手段,對于基本系列電機研發(fā)與衍生電機開發(fā)的分工比較模糊,產(chǎn)品設(shè)計周期長。

3)創(chuàng)新能力的差距

信息技術(shù)的發(fā)展、柔性生產(chǎn)、低碳經(jīng)濟已上升到歐美國家戰(zhàn)略層面,歐美國家掌握了低碳技術(shù)制高點,低碳技術(shù)可能成為歐美經(jīng)濟復蘇的引擎。我國要發(fā)展低碳經(jīng)濟,那就涉及到低碳技術(shù),而國內(nèi)企業(yè)迫于生存壓力,戰(zhàn)略視野不夠?qū)掗煟瑢τ趹?zhàn)略性制高點產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究的投入極少,以致高檔產(chǎn)品缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù),如變頻器的應(yīng)用在5年前已經(jīng)是業(yè)界公認的趨勢,但國內(nèi)電機企業(yè)至今沒有完整的變頻電機的試驗數(shù)據(jù),因此在大功率寬變頻電機及變頻器市場,基本無市場地位。

4)專用化率的差距

國外專用電機與標準電機之比 73,專用化率達70%。據(jù)“十五”期間統(tǒng)計,國內(nèi)專用電機與標準電機之比37,而且前國內(nèi)電機的專用化率進展緩慢。究其原因,我國電機行業(yè)在發(fā)展過程中對產(chǎn)品品種的發(fā)展不夠重視,快速響應(yīng)市場的開發(fā)能力較弱,以致在許多場合普通電機來代替運用。

5)系統(tǒng)匹配的差距

跨國公司已形成托拉斯生產(chǎn)模式,電源裝置、電機、負載在同一集團各分廠制造,密切配合、相互協(xié)作,電源裝置、電機和負載間有精確、合理的匹配,電機系統(tǒng)效率高。而我國由于電機、控制、被拖動機械(如風機、水泵、壓縮機等)三者分別由不同行業(yè)企業(yè)設(shè)計制造,全過程生產(chǎn)環(huán)節(jié)處于各自封閉狀態(tài),因此在技術(shù)參數(shù)匹配上不盡合理,系統(tǒng)的運行效率較低。

6)工藝水平的差距

國外公司針對產(chǎn)品批量、品種的不同,采用相應(yīng)的生產(chǎn)工藝組織生產(chǎn),同時,隨著計算機及信息技術(shù)的不斷發(fā)展,電機制造的自動化、信息化水平日益提高,電機機械加工出現(xiàn)了以計算機柔性制造系統(tǒng)(FMS)及計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)為代表的先進生產(chǎn)工藝,使得生產(chǎn)效率大為提高。而國內(nèi)電機制造企業(yè)中,機械加工采用通過機床的比例仍在80%以上,除少數(shù)企業(yè)企業(yè)經(jīng)過幾個五年計劃改造后,高效專機、數(shù)控機床的應(yīng)用比例有所增加外,全行業(yè)的計算機輔助制造信息化應(yīng)用水平仍與國外先進水平存在較大差距。

7)品牌效應(yīng)的差距

國外公司通過多年精心培育的優(yōu)良品種產(chǎn)品,占據(jù)了利潤豐厚的高端市場代表企業(yè)有ABB、SiemensWEG、SEW、Emerson 等,還有臺資企業(yè),如東元、大同等。而國內(nèi)大多數(shù)電機企業(yè)對品牌的認識只停留在名稱的階段上,沒有把品牌作為向客戶、員工、供貨商、社會、政府傳遞產(chǎn)品和企業(yè)信息的載體,且國內(nèi)眾多品牌之間的差異性不強,使任一品牌很難與其他品牌區(qū)別開來。這種品牌同質(zhì)化的后果就是嚴酷的價格競爭,從而導致了國內(nèi)企業(yè)盈利下降。

8)表觀質(zhì)量的差距

外國公司由于供應(yīng)商管理、工序控制、生產(chǎn)流程等質(zhì)量管理相對到位,所以其產(chǎn)品批量生產(chǎn)的一致性、電機的外觀質(zhì)量普遍好于國內(nèi)企業(yè)。而多數(shù)國內(nèi)企業(yè)制造的電機性能指標存在一定的離散度,外觀比較粗糙,雖然都是合格產(chǎn)品,不影響使用,但將阻礙產(chǎn)品進入高端客戶市場。

國內(nèi)外行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢

全球電機行業(yè)技術(shù)的發(fā)展趨勢綜合起來可以歸納為以下幾點:

1、機電一體化

隨著電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)、微電子技術(shù)及控制理論的發(fā)展和應(yīng)用,中小型電機應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。為實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效和低成本的運行,中小型電機在各種不同的工況下與計算機、電機控制器、功率變換器、傳感器等諸多方面連接,還往往要與后級的執(zhí)行機構(gòu)和負載(如各種機械、液壓、氣動裝置)整合起來。這樣,電機已不是一個零部件級的執(zhí)行機構(gòu),而是一個可以實現(xiàn)預定功能的完整的機電一體化系統(tǒng)。國際上ABB、西門子、三菱等都已從電機制造企業(yè)發(fā)展為國際知名的電機及控制系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè),其產(chǎn)品范圍已從電機為核心,延伸到變頻器、軟啟動器等電機控制領(lǐng)域,體現(xiàn)出了較大的技術(shù)優(yōu)勢和競爭優(yōu)勢,占據(jù)了較大的市場份額。我國電機制造企業(yè)已開始關(guān)注電機控制技術(shù),但要實現(xiàn)電機系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化匹配及其控制一體化,并推出成熟的產(chǎn)品,還需做出艱辛努力。

2、電機及系統(tǒng)的綠色節(jié)能

電機及系統(tǒng)效率的提升已成為節(jié)能潛力最大的產(chǎn)業(yè)之一。國際上各國政府和組織紛紛研究不同應(yīng)用領(lǐng)域、不同工業(yè)部門的各種各樣電機系統(tǒng)的節(jié)能方案,制定節(jié)能導則、標準、法規(guī),并開發(fā)相關(guān)綠色節(jié)能產(chǎn)品,如:IEC 統(tǒng)一全球的電動機能效和測試方法標準:歐盟的EuroDEEM、美國MMASTER 等電機系統(tǒng)節(jié)能平臺;歐盟的生態(tài)設(shè)計計劃等。我國正在積極推動和扶持高效電機及電機系統(tǒng)節(jié)能工程的開展和實施。高效、超高效的中小型電機、調(diào)速專用電機、電機系統(tǒng)節(jié)能控制產(chǎn)品等開發(fā)和電機及系統(tǒng)綠色節(jié)能技術(shù)等研究已成發(fā)展之勢。

3、電機及控制系統(tǒng)的專用化

為了獲得更好的負載匹配特性,使電機及控制系統(tǒng)實現(xiàn)高效運行,國外已開發(fā)出各種專業(yè)電機及控制系統(tǒng)以滿足不同負載特性的應(yīng)用場合。我國也將不斷拓展電機產(chǎn)品的外延和內(nèi)涵,研發(fā)與不同負載匹配的各種專業(yè)電機及系統(tǒng),打破在不同負載的應(yīng)用場合長期使用同一類電機的局面。

4、輕型化、小型化

許多產(chǎn)品對電機的體積和重量提出了很高的要求,這在石油、化工、煤炭等應(yīng)用領(lǐng)域體現(xiàn)的比較明顯。為了達到輕型化、小型化的目標,在設(shè)計過程中,采用先進技術(shù)和優(yōu)質(zhì)材料,并堅持優(yōu)化設(shè)計原則,在有效材料不變的條件下,單位功率的重量不斷降低。

5、智能化

目前國際上先進的電機系統(tǒng)已集成了診斷、保護、控制、通訊等功能,可實現(xiàn)電機系統(tǒng)的自我診斷、自我保護、自我調(diào)速、遠程控制等。隨著我國裝備制造業(yè)向高、精、尖方向發(fā)展及工業(yè)化、信息化兩化融合,電機系統(tǒng)智能化發(fā)展成為必要趨勢。

6、模塊化

電機產(chǎn)品、電機控制裝置的機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的模塊化設(shè)計,可提升電機系統(tǒng)新產(chǎn)品快速響應(yīng)市場的能力,已成為國際上電機及系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢。

7、低噪音

國外產(chǎn)品在負載的情況下噪聲很低,目前我國電機產(chǎn)品與國外先進水平相比還存在著差距,比如西門子電機的負載噪聲水平僅相當于國內(nèi)電機的空載噪聲水平,國內(nèi)企業(yè)還需盡快研究降低電機系統(tǒng)噪聲的設(shè)計及制造技術(shù)。電機系統(tǒng)發(fā)展至今已成為集電機、控制、材料、流體力學、機械、結(jié)構(gòu)、電力電子等為一體的綜合學科,隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,其發(fā)展趨勢還將被賦予新的內(nèi)容。

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