了解IEC标准和污水泵电机效率

如今，泵的耗电量不少于世界耗电量的10%，三分之二的泵的耗电量超过60%。根据全球泵制造商格兰富的数据，如果每个企业都改用高效泵系统，全球总用电量可以节省4%，或者换句话说，相当于10亿人的住宅用电量。因此，通过开发更节能的电动机来降低能源成本已成为最终用户、环境立法者、政府和制造商的优先事项。

在过去的十年中，为了协调全球不同的测试和分类标准，以及随后使用的标签方案，人们付出了巨大的努力。国际电工委员会(IEC)与NEMA, CEMEP, IEEE和其他国际组织合作，这项工作导致了两项主要标准的出版:

• IEC 60034-2-1 (Ed. 1.0):旋转电机。第2-1部分:测试中确定损失和效率的标准方法(牵引车辆机器除外，2007)，描述了用于确定电机效率的方法。
• IEC 60034-30:旋转电机。第30部分(Ed.1.0):单速三相笼式感应电动机的效率等级(IE-code)，其中定义了感应电动机的能量等级。

格兰富全球产品经理Mikael Nedergaard表示:“有两种方法可以确定电机的效率。“一种是直接测试，根据所提供的电压和电流测量输入功率，根据转速和扭矩测量输出功率。另一种间接方法是测量输入功率，并通过测量和添加单个损耗分量来计算总损耗。这种间接测试只能用于三相电机

目前的分类标准- IEC60034-30单速、三相保持架和感应电动机定义了三个等级的能源效率:

• IE3 -高级效率(相当于NEMA高级)
• IE2 -高效(相当于NEMA能源效率)
• IE1 -标准效率(相当于前CEMEP EFF2)

2014年，新的IEC60034-30-1将定义第四个效率级别——IE4超级高级效率。本标准将取代现行的IEC 60034-30标准。

格兰富全球产品专家Robert Bork Hansen解释说:“2011年6月，生态设计指令强制实施了IE2效率水平，从2015年1月起，所有额定输出功率为7.5-375 kW的电机的效率不得低于IE3，如果配备了变速驱动器，则不得低于IE2效率水平。”“这些要求适用于额定电压高达1000v的2极、4极和6极单速三相异步电动机，并在连续工作的基础上。值得注意的是，设计用于完全淹没在液体中运行的电机和/或完全集成到产品中的电机，其中电机的能量性能无法独立于产品进行测试。”

必须提出的问题是，设计用于浸入水中的泵(如污水泵)是否具有IE2或IE3的效率。由于电机不能独立于泵进行测试，很大程度上是因为没有标准化的连接，没有定义的冷却系统，也没有既定的测试方法，答案必须是“否”。

格兰富控股a /S区域项目经理Leo Andersen表示:“从理论上讲，在污水泵上测试电机应该相对简单，因为电机包含一个轴，可以测试扭矩和功率。“然而，冷却和排气等问题，以及用于保持电机冷却的功率，是任何测试程序都必须解决的问题。影响电机轴功率要求的另外两个因素是机械密封摩擦损失和轴承摩擦损失，这是由角接触轴承的使用引起的。污水泵通常采用双机械密封装置，以防止泵出的液体泄漏到电机中。”

来自格兰富废水行业客户的轶事证据表明，运行可靠性和更高的效率是最重要的问题。一旦泵安装好，用户就不想再碰它;但同样，如果故障减少，他们也准备牺牲一定程度的能源效率。效率是影响废水工业中所有泵用户的问题，当泵电机尺寸增加时，效率变得更加重要。为所有污水泵提供最高水平的总能源效率是格兰富的目标。

格兰富的解决方案

由于不可能声称包含整体电机的污水泵符合IE2或IE3标准，格兰富提供了他们认为解决泵和电机效率问题的解决方案。格兰福SE1/SEV和SL1/SLV污水泵现在将IE3电机的电气内部部件，即转子和定子安装在泵壳中。

Robert Bork Hansen解释说:“使污水泵电机与传统的IE3电机不同的是轴承，机械密封和如上所述的没有风扇冷却。在湿式装置中，冷却是由泵浸泡在其中的流体提供的。格兰富IE3电机的转子和定子根据TEFC电机标准进行了型式测试认证，并有测量报告支持，因此无论从什么角度来看，它都是符合IE3标准的电机。然而，通过改变轴承，增加机械轴密封和冷却方法，IE3电机的合规性被否定了。”

迄今为止还没有为污水泵引入效率标准的主要原因可能是由于制造商、立法机构和标准制定者将污水泵电机视为一个单独的单元，而不是作为一个集成在泵中的单元，因此他们在定义电机摩擦损失和效率时遇到了困难。

那些声称他们的污水泵符合IE3标准的泵制造商是在误导顾问和最终用户。如果投标文件规定废水泵必须符合IE3标准，那么任何制造商都不可能提供这样的泵，因为没有适用的标准可以用于集成电机的污水泵的效率定义。

使用IE3电机的电气组件并将其安装在污水泵中确实提供了有关整个电机单元效率水平的一些信息。它没有提供任何具体的值，因为废水泵中的摩擦损失与标准泵中的摩擦损失不同，而且这些损失没有被考虑在内。它也没有涉及液压方面的任何内容，而液压方面是提高效率的更大可能性所在。

Mikael Nedergaard表示:“为了达到泵系统的最高效率水平，所选泵必须具有与工作点最匹配的BEP(最佳效率点)。“BEP在很大程度上取决于泵的特性，如功率、流量和扬程，它是泵曲线上提供最有效运行的点。必须记住，如果泵的运行偏离设计的BEP，泵的效率将大幅下降。”

Grundfos认为，在讨论废水和潜水电泵时，制造商、顾问和最终用户需要解决ISO 9906:2012“旋转动力泵性能验收测试”标准或ANSI/HI 11.6.2012“旋转动力潜水泵性能验收测试”标准中定义的总泵效率，而不是只关注电机效率。与电机效率同等重要的是泵液压，因为提高泵效率的可能性要大得多。在没有适当的泵能效标准的情况下，制造商和供应商将不可避免地强调IE3连接。这种情况正在开始改变，Europump正在讨论制定合适的泵标准的建议。建立合适标准的动力不能只来自泵制造商，政治家和监管机构也必须推动。

Mikael Nedergaard评论说:“近年来，小型循环泵的能源标准已经制定出来，就像污水泵和潜水泵一样，电机和轴包含在单个壳体中，不能单独测试。”由欧盟认可，由欧洲泵，泵制造商的行业协会和泵制造商制定的标准，包括七个节能分类。泵的能源效率指数(EEI)是根据每年的负荷分布计算的，泵的标签是根据其能源效率。通过引入能源标签，最终用户可以比较产品，并指定最适合安装的泵。”

如果循环泵可以实现这一点，那么随之而来的是，国际公认的能源标准也可以用于污水泵。随着污水处理行业逐渐转向更大更高效的处理厂，需要更大的泵，能源成本将变得更加重要。泵行业和监管机构将不得不做出相应的反应，并投资于一个测试制度，为最终用户提供他们所需的信息。