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在上一個(gè)時(shí)期，當(dāng)一個(gè)大型電機(jī)接近其使用壽命時(shí)，關(guān)于維修它還是更換它的選擇往往會(huì)與一個(gè)神奇的數(shù)字相聯(lián)系，這個(gè)數(shù)字是57。這一數(shù)字是由采購(gòu)經(jīng)理們基于一個(gè)陳舊電機(jī)的剩余價(jià)值和其維修成本，并與新電機(jī)的采購(gòu)及其延遲服務(wù)成本相比較而得出的百分?jǐn)?shù)。
這樣一來(lái)，如果一臺(tái)電機(jī)可以以低于新電機(jī)價(jià)格的57%的支出得到修復(fù)，那么就將對(duì)其進(jìn)行修理；如果電機(jī)的損耗十分嚴(yán)重，修復(fù)的花費(fèi)預(yù)計(jì)要超過(guò)新電機(jī)價(jià)格的57%，那么就干脆訂購(gòu)一臺(tái)新的電機(jī)。這就是這個(gè)數(shù)字發(fā)揮作用的具體體現(xiàn)。
而現(xiàn)在，情況發(fā)生了改變。能源成本更加高昂，電機(jī)的效率也可以實(shí)現(xiàn)至更高的水平，同時(shí)維修技術(shù)也得到了很大的提升，這就使電機(jī)在重繞后其效率不受損失，或只受到很少的損失。（事實(shí)上，通過(guò)對(duì)一個(gè)舊的"pre-EPACT"高效電機(jī)定子進(jìn)行重繞，服務(wù)中心還可以提升大馬力電機(jī)的效率。）
特別對(duì)于交流電機(jī)而言，作出維修還是更換的選擇是非常復(fù)雜的，尤其是對(duì)于那些每年維持中長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的大型和中型電機(jī)而言就更是如此。使這一問(wèn)題復(fù)雜化的原因是存在著三種異步電機(jī)：標(biāo)準(zhǔn)型電機(jī)、第一代高效節(jié)能電機(jī)（EE）和當(dāng)前流行的EE電機(jī)。在實(shí)際使用中，它們經(jīng)?？梢曰Q使用。
電機(jī)電路評(píng)估（MCE）這項(xiàng)測(cè)試可以為那些接近其使用壽命的電機(jī)提供一個(gè)評(píng)估結(jié)果。如果在高阻測(cè)試部分顯示電機(jī)的對(duì)地電阻小于100歐姆，這個(gè)電機(jī)則已經(jīng)接近壽命的極限了。而浪涌測(cè)試意圖在浪涌模式下支持高阻測(cè)試的結(jié)果。耐高壓測(cè)試是一種決策性測(cè)試，它對(duì)電機(jī)繞組具有破壞性，如果一個(gè)電機(jī)沒(méi)有通過(guò)耐高壓測(cè)試，它也就無(wú)法再工作了。
不難看出，如果電機(jī)幾乎處于不間斷運(yùn)行的情況下，在維修一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)和購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)新的節(jié)能高效電機(jī)之間很容易做出選擇，即購(gòu)買(mǎi)新電機(jī)，這是因?yàn)樾碌墓?jié)能電機(jī)可以在幾年內(nèi)就收回成本。而當(dāng)在同為節(jié)能高效電機(jī)，或者在同為運(yùn)行時(shí)間較短的標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)的維修和更換之間選擇時(shí)，就不是那么容易了。
只有在功率范圍非常低，即功率小于40匹，同時(shí)運(yùn)行時(shí)間也較少的情況下，傳統(tǒng)的"57%法則"才依然保持有效。
更先進(jìn)的維修技術(shù)
簡(jiǎn)而言之，節(jié)能高效電機(jī)是通過(guò)縮減制造公差和在電機(jī)內(nèi)容納更多導(dǎo)體來(lái)減少內(nèi)部損耗，從而提高效率。同樣，維修技術(shù)也變得更加精密，以前常見(jiàn)的由于重繞而導(dǎo)致的效率退化現(xiàn)象也大幅減少?，F(xiàn)在，維修廠可以對(duì)一個(gè)電機(jī)進(jìn)行重繞而使其達(dá)到原有額定效率，在某些情況下還能夠提高效率。這既適用于標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，也可以適用于節(jié)能高效電機(jī)。
顯然，電機(jī)重繞的成本會(huì)隨著其內(nèi)部損傷的嚴(yán)重程度而變化，但我們不妨以一個(gè)需要維修的100匹的異步電機(jī)為例。根據(jù)IPS公司華盛頓服務(wù)中心提供的價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)，這樣一臺(tái)電機(jī)的典型維修費(fèi)用大致在2500美元到2700美元之間。
運(yùn)行時(shí)間
高運(yùn)行時(shí)間
當(dāng)一臺(tái)電機(jī)每年運(yùn)行超過(guò)4000小時(shí)，能源成本將成為決定維修還是更換的首要因素。這就如同一輛高里程的汽車，在燃油上的花費(fèi)將迅速超過(guò)汽車本身的采購(gòu)費(fèi)用，此時(shí)對(duì)于維修還是更換的選擇就變成了選擇效率更高的解決方案的問(wèn)題。典型的應(yīng)用是那些幾乎不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，包括大型壓縮機(jī)、石化泵站、破碎機(jī)、給水泵、造紙機(jī)、部分金屬擠壓機(jī)、塑料薄膜生產(chǎn)線、鋸木廠、軋鋼廠……以及所有需要三班倒運(yùn)行的工業(yè)設(shè)施。
圖中表示的一臺(tái)每年運(yùn)行8000小時(shí)的100匹電機(jī)的情況，就能夠說(shuō)明在這種情況下合乎邏輯的選擇。根據(jù)美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)（NEMA）的估測(cè)，在粗略相當(dāng)于北美平均水平的0.1美元/千瓦時(shí)的能耗成本的情況下，效率每提高1%，每年就可以節(jié)省695美元。這一功率等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)和節(jié)能高效電機(jī)在效率上大約相差4%，所以這一節(jié)省將會(huì)是每年2780美元。一臺(tái)新的節(jié)能高效電機(jī)大約花費(fèi)8800美元，而典型的重繞成本是2600美元。所以，對(duì)于一個(gè)預(yù)估壽命為10年左右的電機(jī)來(lái)說(shuō)，僅憑預(yù)計(jì)可以節(jié)省的能源成本就足以導(dǎo)向購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)新的節(jié)能高效電機(jī)的選擇了。
中等運(yùn)行時(shí)間
對(duì)于那些每年運(yùn)行約3000小時(shí)的電機(jī)而言，其運(yùn)行時(shí)間大約處于中等水平，對(duì)這類電機(jī)進(jìn)行維修還是更換的選擇，有可能取決于你所在的位置。這是因?yàn)槟茉闯杀镜乃皆谌珖?guó)各個(gè)地區(qū)都不相同，從0.05美元/千瓦時(shí)到0.13美元/千瓦時(shí)不等。之前舉的例子一般都是基于全國(guó)平均水平而言，但如果你所在的地區(qū)電價(jià)比平均水平高出30%，就必須另行考慮了。
在電力價(jià)格很高的情況下，一個(gè)保持中等運(yùn)行時(shí)間的電機(jī)在每年的能源成本花費(fèi)上近似于高運(yùn)行時(shí)間的電機(jī)，所以可以當(dāng)作高運(yùn)行時(shí)間類電機(jī)的情況來(lái)考慮。相反，如果電價(jià)較低，那么則可以用低運(yùn)行時(shí)間類電機(jī)的規(guī)律來(lái)考慮決策。
低運(yùn)行時(shí)間
對(duì)于那些每年運(yùn)行低于1500小時(shí)的電機(jī)，可以歸類為低運(yùn)行時(shí)間電機(jī)。在這種情況下，作出選擇的規(guī)則和以前基本一樣。即如果維修費(fèi)用高于新電機(jī)價(jià)格的57%，就更換一臺(tái)電機(jī)。大部分每天只運(yùn)行一個(gè)班次或更少時(shí)間的電機(jī)屬于這種情況。
此外，沒(méi)有人會(huì)去選擇修理功率低于15匹的交流電機(jī)，除非這臺(tái)電機(jī)規(guī)格特殊，或是處于一臺(tái)規(guī)格特殊的機(jī)器里。算法和原因也很簡(jiǎn)單：在這種情況下，最低的維修費(fèi)用也勢(shì)必會(huì)超過(guò)57%的臨界值。
計(jì)算方法
要對(duì)維修還是更換作出初步的選擇，最簡(jiǎn)單的方法是使用圖2中的算法。首先，應(yīng)該確定以下的各項(xiàng)數(shù)值。
電機(jī)年度運(yùn)行時(shí)間（HA）
地方能源成本（E，以美元/千瓦時(shí)為單位）
效率變化（FNEW-FREPAIR，以%為單位）
維修成本（CR，以美元為單位）
新電機(jī)成本（CN，以美元為單位）
然后將各項(xiàng)的值代入下面的算式。
決策系數(shù)=電機(jī)年度運(yùn)行時(shí)間 o 地方能源成本 o (效率變化) o 維修成本/新電機(jī)成本
例如，假設(shè)一臺(tái)100匹、每年運(yùn)行3000小時(shí)的節(jié)能高效電機(jī)顯示出故障的跡象。該地地方能源成本是0.09美元/千瓦時(shí)；同時(shí)，根據(jù)保守估計(jì)，如果該電機(jī)進(jìn)行重繞，將損失1%的效率，從新裝時(shí)的95.5%降至94.5%；電機(jī)重繞的價(jià)格是2600美元；更換一臺(tái)新電機(jī)的價(jià)格是8800美元。那么，應(yīng)該對(duì)這臺(tái)電機(jī)進(jìn)行重繞還是直接更換呢？
決策系數(shù)=3,000 o 0.09 o 1 o 2,600 /8,800 = 79.77
經(jīng)過(guò)計(jì)算，得到的決策系數(shù)毫無(wú)疑問(wèn)位于"維修"區(qū)域。另一方面，假如這臺(tái)電機(jī)每年再多運(yùn)行1500小時(shí)，并安裝在一個(gè)地區(qū)能源價(jià)格為0.13美元/千瓦時(shí)的地區(qū)，那么照此方法得到的決策系數(shù)則正好位于兩種決策之間的臨界點(diǎn)附近。
事實(shí)上，這個(gè)算式指出了電機(jī)效率這一因素在整個(gè)決策中的壓倒性作用。假如稍稍將算式中的效率差值從1變?yōu)?，那么整個(gè)決策系數(shù)的結(jié)果將立刻翻倍。另一方面，這個(gè)算式還是相對(duì)保守的，因?yàn)樵谒闶街胁](méi)有考慮到地方能源價(jià)格正在逐漸上升的趨勢(shì)性因素，而這在現(xiàn)實(shí)中正如稅收和死亡一樣，幾乎是無(wú)可避免的。所以，如果根據(jù)這一算式得到的維修/更換決策系數(shù)正好處于臨界值附近，那么更換這臺(tái)電機(jī)將成為更明智的選擇，因?yàn)殡S著能源成本的上升，新電機(jī)帶來(lái)的高效率無(wú)疑有著重要的價(jià)值。
直流電機(jī)上的選擇
與交流電機(jī)相比，直流電機(jī)則是完全不同的。除了軸承不同以外，其磨損點(diǎn)也和交流設(shè)備不同，并且其造價(jià)也更為昂貴，根據(jù)其設(shè)計(jì)不同價(jià)格通常是交流電機(jī)的2至4倍。同樣地，直流電機(jī)的維修也要比交流電機(jī)花費(fèi)較多，但除非換向器和電樞完全損壞，否則不至于達(dá)到交流電機(jī)維修費(fèi)用的4倍。
在一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合中，必須要使用大型直流電機(jī)。比如那些對(duì)速度必須進(jìn)行精確控制的情況，或者是可以利用再生能源回饋型驅(qū)動(dòng)器，對(duì)旋轉(zhuǎn)設(shè)備耗費(fèi)的能量進(jìn)行回收再利用的場(chǎng)合。除此之外，直流技術(shù)和交流技術(shù)在不同的應(yīng)用場(chǎng)合可謂各有千秋。
對(duì)于直流電機(jī)作出維修和更換的決策通常比交流電機(jī)的情況要簡(jiǎn)單，因?yàn)椴淮嬖诔咝щ姍C(jī)的情形。而且，因?yàn)檫@類電機(jī)的造價(jià)較為昂貴，用戶通常傾向于長(zhǎng)期持有并使用它們。對(duì)直流電機(jī)而言，區(qū)分維修還是更換的決策系數(shù)臨界值比交流電機(jī)要高一些，大約處于新電機(jī)造價(jià)65%的水平。
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