电机高效再制造简介*

李光耀， 陈伟华， 李志强， 顾德军

(上海电机系统节能工程技术研究中心，上海 200063)

0 引言

随着高效电机的推广和电机系统节能改造工作的推进，淘汰、替换下来的低效电机会越来越多。据2010年上海市电平衡数据统计，目前上海市在用工业低效电机约2 000万kW，按5年替换高效电机1 000万kW的话，每年将有200万kW的淘汰电机。

对56家电机生产企业进行调查，电机售出一年内的返修率为1% ～2.3%。目前，我国在使用的存量电机基本上都是Y系列、Y2系列等低效率电机，总容量约15亿kW，年返修率若按0.5%计算，每年将有750万kW旧电机流入社会维修市场。

如何处理旧电机是必然面临的难题，如果这些电机经过简单翻新后再次流入市场，将造成政府一边补贴高效电机、另一边低效旧电机又重新流入市场的状况，必将恶化电机系统节能环境，对推广高效电机以及电机系统节能工作严重不利。所以，对低效旧电机的高效再制造是国家节能减排工作的必然要求。

1 电机高效再制造的目的与意义

电机高效再制造，就是将低效电机通过重新设计、更换零部件等方法，再制造成高效率电机或适用于特定负载和工况的系统节能电机(如水泵风机专用高效电机、变极电机、变频电机、永磁电机等)。

电机高效再制造是节能减排的重要手段。对1 000万kW存量低效电机进行高效再制造，可实现年节电量为59亿 kWh，相当于节约标煤177万 t，减少 CO2排放460万t。

电机高效再制造是实现资源节约和循环经济的重要途径。电机高效再制造产业符合循环经济和资源综合利用的政策和理念，实现资源再利用高级化、最大化，解决了电机传统拆解资源利用层次低、环境风险大的问题，更加有利于加快资源节约型和环境友好型建设。

按Y系列电机的材料平均用量:按定、转子铁心硅钢片约6.10 kg/kW，机座、端盖铸铁约5.51 kg/kW计算;同时按“铸铁件可比单位综合能耗”为230 kg标煤/t，“吨钢综合能耗”为2.0 t标煤计算。再制造电机1 000万kW，可循环利用铸铁5.5万 t、硅钢片6.1万 t，实现间接节能，相当于标煤13.5万t，减少CO2排放35万t。

2 电机高效再制造与传统翻新、维修的区别

电机高效再制造与传统翻新、维修有显著区别，主要体现在三个方面，如表1所示。

表1 电机高效再制造与传统维修的区别

由表1可看出，电机高效再制造绝不仅仅是简单的传统维修，而是系统、规范、科学合理地利用现有资源，使再制造产品效率升级，是符合循环经济要求、实现资源综合利用的一种新兴产业。

3 再制造电机的设计技术和产品标准

(1)新设计电机要达到高效率等级的措施:

①在设计技术、制造工艺、材料成本等方面有很大提高;

②新设计电机可以通过调整铁心和槽形的尺寸、绕组数据来平衡电机的各项损耗和性能，以达到高效。

(2)再制造设计的难点:

①铁心和槽形的尺寸不能调整，设计受到限制;

②低效电机的铁心一般采用热轧硅钢片，铁耗较大，使得在降低绕组铜耗、风摩耗、杂散损耗等方面须采取更多的技术和方法;

③不同生产厂家的旧电机，其设计裕度和铁心材料不尽相同，使得再制造电机的设计必须针对每一台旧电机进行。

因此，必须在高效再制造电机的设计、工艺上采取有效提高效率的措施，并在电机与风机、水泵负载的功率匹配上更加精细化，才能达到电机高效再制造的目的。

电机高效再制造设计的几个主要产品方向:高效电机、风机水泵专用高效电机、变极双速和多速电机、变频调速电机、高效永磁电机。

对于普通低效电机再制造成高效电机的方法:(1)定转子铁心继续使用，更换电机绕组，将原电机再制造成同功率的高效电机或降功率等级的风机、水泵专用高效电机;(2)原定子铁心加长，配新的转子铁心，改变电机的绕组数据，将原电机再制造成高效电机。

在电机再制造设计时，必须根据负载与工况不同，进行有针对性的再制造。对于风机、水泵系统，因环境、工艺变化而需要定量调节流量时，再制造成变极双速、多速电机;对于经常处于空载和轻载的设备，为解决运行效率和功率因数较低的问题，再制造成永磁电机，可以很好地满足要求。

再制造的风机、水泵专用高效电机产品标准(《YSFE2系列水泵风机专用高效率三相异步电动机技术条件》)中，电机共有36个功率等级，比普通电机(《YX3系列高效率三相异步电动机技术条件》)增加了13个功率等级，低效电机再制造成降功率档的高效电机，与风机、水泵的功率相匹配，解决“大马拉小车”的状况，提高系统的运行效率。

4 再制造的工艺技术

电机高效再制造工艺流程为旧件评估检测与分类、确定再制造方案、各个零部件(定子、转子、端盖、风扇、风罩、接线盒)的拆解与制造、装配、出厂试验。

(1)对于定子部分。定子线圈通过浸渍绝缘漆与定子铁心固化为一个整体，通常很难拆解，在以往的电机修理中，采用火烧线圈的方法去掉绝缘漆，破坏了铁心质量，对环境污染大。再制造采用专用机床切割绕组端部，无损、无污染;切割绕组端部后，采用液压设备压出带线圈的定子铁心，铁心进行加热后，拉出定子线圈;按新方案重新绕制线圈;定子铁心清理后，进行下线、接线及耐压试验，合格后进入VPI浸漆罐浸漆，浸漆后进入烘箱烘干。

(2)对于转子部分。由于转子铁心和转轴之间采用过盈配合，为了不损伤轴和铁心 ，再制造采用了中频涡流加热设备对电机转子外表进行加热，根据轴与转子铁心受热膨胀系数不同，分离轴与转子铁心;转轴进行加工后，采用中频涡流加热器加热转子铁心，压入新轴;转子压装完成后在动平衡机上做动平衡检测，采用轴承加热器加热新轴承，安装到转子上。

(3)对于机座、端盖部分:机座、端盖经检测合格后，采用喷砂设备清理外表，重新使用。

(4)对于风扇、风罩部分:原部件报废，换用高效风扇、风罩。

(5)对于接线盒:接线盒盖、接线板报废，换用新件。接线盒座清理后重新使用，重新组装接线盒。

定子、转子、机座、端盖、风扇、风罩和接线盒再制造完成后，按照新电机制造方法对其总装配，并进行出厂试验。

5 再制造产品的使用案例

再制造电机可广泛应用于风机、水泵、压缩机、机床等各种设备，节能效果明显。

将Y-100L2-4 3 kW低效电机再制造成YX3-100L2-4 2.2 kW高效电机，使用于电机厂冲裁车间J23-25开式可倾压力机，电机部分零部件更换(绕组、轴承、风扇、风罩)，其余零部件继续使用(定转子铁心、转子、机座、端盖、接线盒)，再制造前、后对比如表2、表3所示。

表2 再制造前、后效率对比

表3 再制造前、后性能测试数据对比

按平均负载率为50%，每天运行16 h、年实际运行310天、电价为0.68元/kWh进行计算，则年节电费用为215元，再制造高效电机YX3100L2-4 2.2 kW的销售价格758元，旧电机回收价格185元，投资回报期为2.66年。

6 结语

随着我国高效电机的推广和电机系统节能工作的推进，存量电机的高效再制造技术一定会得到快速发展，形成节能减排领域的一门新兴产业。

［1］GB 18613—2006 中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级［S］.