设备运维专题(一)

变频器世界 2018-05-23 09:20:19

CA168专题          
                 
设备运维专题

2016,注定是制造业最为激荡的一年,经济运行进入“新常态”,国家制造业战略落地实施,企业布局调整初步完成,跨界合作频频出现……毫无疑问,企业将迎来更为复杂而激烈的市场竞争。

在增量市场上,不论是国际品牌的“亲民”倾向,还是本土品牌的高端延伸,无不表明这里的斗争已趋白热化,这里究竟能有多大作为,都是未知之数。

然而,在那没有硝烟的“存量市场”上,每一点份额都是企业的已定版图之内,如何在这里精耕细作,以服务提升附加值,在“工业4.0”“互联网+”“智能化”“大数据”这些新趋势下为客户带来新的增益?已然成为每个企业市场争夺战的必争之地。

《变频器世界》特设置“设备运维专题”,邀请行业资深专家畅谈分享!(栏目旨在打造深度交流平台,嘉宾观点不代表本刊观点。)



综述

    2016变频器产业分析及后市场服务体系建设            

 ——华能集团西安热工研究院   徐甫荣 

高端视点

   工业维修创业联盟  彭国华

  新风光电子科技股份有限公司总经理  胡顺全

  山东深川变频科技股份有限公司董事长  叶益强

  深圳易能电气技术股份有限公司 

   广州珠峰电气股份有限公司副总经理、董事会秘书  王书琴

  深圳市德瑞斯电气技术有限公司华南大区经理  杜宏君

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2016变频器产业分析及后市场服务体系建设

——华能集团西安热工研究院   徐甫荣


CA168专题

作者简介:曾任国家电力公司热工研究院自动化所总工程师,享受国家特殊津。主要从事火电厂热工自动化和交直流电机调速拖动及电机节能技术的研究工作,2008-2009年,担任国家多个高压大功率变频器调速驱动系统招标文件的制定和评标工作。




一、中国变频器产业的发展和展望

     变频器自20世纪60年代问世,到80年代已在工业化国家广泛使用。上世纪90年代以来,随着人们节能环保意识的加强,变频器的应用越来越普及,广泛应用于国民经济各行各业和人民日常生活中。变频器的功率器件也从大功率晶体管(GTR)为主的时代发展为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)为主的时代,并且从低压小功率向高压大功率领域迈进。


      相对于工业化国家来说,我国的变频器产业起步较晚,到上世纪90年代初,国内企业才开始认识到变频器的作用并开始尝试使用。国外的变频器产品大量涌进中国市场,国内的变频器工业也开始起步,经过这么多年的打拼,在低压小功率变频器领域才占有仅30%的市场份额。但是在高压大功率变频器领域,中国的企业家是有远见的,鉴于低压变频器的教训,从一开始就没有让进口变频器占据多大的优势,而是发挥自己在价格、服务以及备品备件供应等方面的优势,占领了国内55%左右的市场份额,有些产品还打向国外。


      自1997年至2007年,是中国变频器产业发展的黄金十年。1997~2003年中国变频器市场的年增长率在12%~20%之间,2003年由于工业及建筑业的投资大幅增加,当年变频器市场增长率超过了40%,销售量为43万台,销售额达到55.6亿元。2004年国内一年的高压变频器采购量超过了以往所有年份采购量的总和,成为有转转性意义的一年,从此以后高压变频器市场成爆炸式增长趋势。目前国内市场已有超过6万台以上高压变频器在运行,利德华福和合康亿盛的销售量均已超过10,000台。


     目前国内的变频器生产厂家已经超过300家,仅高压变频器厂家就有近70家,市场竞争日趋激烈,合同能源管理(EPC)模式遍地开花。除了因市场竞争而使价格大幅下降,利润空间被大大压缩外,许多企业还面临资金短缺和大量应收账款的困扰,使运作举步维艰。


     在国外知名品牌“本土化”战略的驱使下,大面积抢滩中国变频器市场,许多企业成了“把企业当儿子养,当猪卖”的活标本,目前已有多家变频器民族企业被外资收购,如博世-力士乐收购了康沃,施耐德收购了利德华福,罗克韦尔收购了九洲等等。但是,任何事物都具有两面性,我们常说:“只有民族的,才是世界的”,而在今天,世界的也可以成为民族的。国内变频器产业的飞速发展与外资本土化所带来的战略意义是密不可分的。正如国内某知名变频器厂商曾坦言:“羊要养得肥,必须把狼放进来!”。外资本土化在给国内变频器产业带来巨大压力的同时,也促进了市场的良性竞争。

    中国变频器产业的持续发展,民族变频器企业竞争力的提高,既需要国家产业政策对自主创新的支持,也需要本土企业加强技术和创新投入的决心,而更重要的是能够真正消化吸收国外的先进核心技术,取长补短为我所用,共同构筑变频器产业美好的未来。




二、高压变频器后市场服务前景探讨

变频器是一种通过使电动机变速运行而达到节能目的的电力电子设备。国内习惯上把额定电压在3kV到10kV之间的电动机称为高压电动机,因此一般把针对3kV至10kV高电压环境下运行的电动机而开发的变频器称为高压变频器。高压变频器如用于大功率的风机、水泵、压缩机的变频调速时,就可以收到更加显著的节能效果。

随着国家对节能环保需求的提升以及装备升级改造步伐的加快,中国高压变频器行业呈现稳步增长态势,市场规模从2005年的11亿元增至2011年的63亿元,年复合增长率达到35.4%;在变频器中的比重也从2006年的12.9%增至2011年的22.8%。2012年随着下游行业变频化率的提升,高压变频器市场增长速度有望达到34.92%。目前国内高压变频器的市场规模约为70000台,由于产品质量、商务关系、生产工艺、设备改造升级等问题,约有10%—15%即7000—10000台在客户现场未能正常投入运行,按每台平均成本25万估计,未投入运行的高压变频器市场价值高达20亿左右。而针对这一部分未利用的资源,市场上尚缺乏有效的处理手段。

因此,高压变频器的后市场服务也就被提上了议事日程,通过回收利用、维修改造、升级换代等各种手段,将这些未投入运行的高压变频器进行改造处理,以达到资源充分利用的目的。另外即使对于正常运行的高压变频器,也存在着故障排除、性能测试、维护保养和环境改善等等大量的工作同样需要有专业队伍提供相应的服务。


(一)高压变频器后市场服务的方向

1.节能效果达不到预期效果  

这主要是由于售前对生产工艺参数了解不够,节能效果评估不实,甚至为了上项目而虚报节能效果而造成的。解决办法可以对生产工艺进行调整,例如对于烧结主抽风机堵漏可以大大提高节能率;也可以改到同一工程的其它设备上使用,例如陕化电厂一次风机变频调速达不到预期效果,改到送风机上使用就大大提高了节电率,原来由液力耦合器调速驱动的设备在进行变频调速节能改造时保留了液耦而使得节电率达不到要求的工程,如将液耦拆除以后就可以增加8-10%的节电率等等。


2.设备特性限制调速范围   

如轴流式高炉鼓风机由于受到“喘振曲线”的限制而缩小了降速范围,因而达不到预期的节能效果。可以通过改变控制方式来提高节能效果,例如河北某钢厂的高炉鼓风机,原来采用固定叶片角度降低运行频率的控制方式,容易触碰“喘振保护线”,因而限制了调速范围,影响了节能效果;后来改成固定运行频率调整叶片角度的控制方式,就大大提高了节能效果。(详见《变频器世界》2014年第六期徐甫荣的文章:“轴流式高炉鼓风机变频调速问题分析”一文。)


3.由于商务僵持而中断服务   

有些项目则是由于用户没有按时付款,导致厂家中断服务,致使设备长期“趴窝”。这时可以通过收取服务费提供服务使得设备投入使用,为节能减排发挥作用。


4.设备质量差或者环境条件差而使得设备不能长期稳定运行

对于这一类的高压变频器,可以对高压变频器室加强散热和防尘处理,改善变频器的运行条件,恢复变频器运行;确实由于变频器本身的质量问题而不能运行的则可以采用回收处理的方式。


    5.在高压变频器市场竞争中被淘汰出局的一些小公司的产品的现场维护、故障处理、备品备件的提供等工作。例如山东“点石”公司的几百台高压变频器,就可以有后市场服务机构接手处理,使之最后也能够“成金”。



(二)后市场服务体系的架构


1. 研发和生产平台

高压变频器后市场服务这种业务本来比较适合于高压变频器的后起企业,在强手林立的高压变频器市场,即使使尽浑身解数,也很难在夹缝中求得生存,更谈不上市场占有率了,因此可以利用已有的高压变频器生产平台开展这种服务性业务,倒也不失为一种求生之道,如果做得好了,说不定还可能走出一条阳关大道呢!

而对于一个从来没有从事过高压变频器生产的企业来说,就显得有些先天不足而感到力不从心了。临时起灶埋锅肯定是来不及的了,不仅投入很大并且周期也会很长,所以一定要借助于一个现成的研发和生产平台才能顺利起步。好比我们要接待的是病人而且还是病得不轻的人,所以就一定要准备好医院和手术台一样。


    2. 设备信息管理平台

    如果说让原来由于各种原因不能正常使用的高压变频器“起死回生”是“雪中送炭”的话,高压变频器信息管理平台就是“锦上添花”了。因为中国大部分企业处于一种粗旷式管理状态,只要设备还能运转就不会花时间和经费去搞什么信息化管理的,就像前几年搞的数字化发电厂、数字化油田一样,不会取得太大的效果。只能是根据条件许可时水到渠成而已,不能作为一个目标去刻意追求。


    3. 工程服务和改造团队

开展高压变频器后市场服务也决不是一条平坦的路,一定要有足够的思想准备,对于困难一定要想深想透,要有切实可行的解决办法。由于项目的工程性很强,一定要招聘工程经验十分丰富和现场工作能力很强的人员参加,个个都是精兵强将。并且解决问题的思路要宽,不能只局限于设备的维修改造上,而忽略了工艺控制方面改进的效果,而往往这种改进才是本小而利大的买卖。有的时候一个小小的工艺改进,一个简单的措施,不用投入很大的经费,却能取得很大的经济效益。就如前面提到的风机系统的堵漏和拆除液力耦合器的措施一样。无论是服务还是改造工作都要从用户的利益出发,要替用户当好家,服务也一定要使巧劲,不能搞得不偿失的蛮干。


    4. 市场运营和管理团队

因为这是一个工程性很强的服务性项目,所以要有一个负责市场运营和工程管理的团队,应当成立相应的管理机构,统一管理包括市场拓展、人才筛选、工程实施方案和工程进度,以及采购和财务等功能。分别设立市场部、工程部和后勤保障部,各司其职又协同配合。

只有这样“四足鼎立”,才能稳定运行。在资源整合还不足以开展高压变频器后市场服务项目的情况下,不能急于求成的盲目展开。



(三)后市场服务体系的运作

1. 变频器现场测试

    接到工程的第一项工作就是高压变频器的现场测试,首先要搞清楚问题出在哪里?变频器还能不能使用?一定要做到心中有数,才能由此出发去制定我们的维修、改造、还是回购的方案。由于高压变频器不能像低压变频器那样发回来修理,那么就一定要具备现场测试手段和必要的仪器设备,就像医院的120出诊车一样。并且要有经验丰富的现场工程师参与,一定不能伤及变频器设备。


   2. 生产工艺调研

因为变频器不是节电器,所以变频器也就没有节电率这个指标。它既不能节省能量,更不能创生出能量来,反而自身还要消耗一定的能量。它只是通过改变电动机的供电频率从而改变了工作机械的转速,是工作机械在降速后减小了驱动能量而实现节能目的的。尤其是对于像叶片式的风机水泵压缩机等二次方转矩负载,有更加明显的节能效果,因为其轴功率与转速的三次方成正比。

所以对于节电率达不到要求的项目,必须要有现场工程经验十分丰富的专家或资深工程师参与,进行深入细致的生产工艺调研,从生产设备和生产工艺方面搞清楚变频器不能正常使用或者节电率达不到要求的原因所在,从生产设备和生产工艺的方向去寻求解决方案、


    如前面提到的采取减小风机系统的漏风,减少高炉鼓风机的保护式放风,水泵系统最小流量阀的整定,以及拆除液力耦合器以提高6-10%节电率等等措施。


   3. 改变拖动设备使用

    在经过深入细致的现场调研以后,确定变频器使用在所拖动的设备上确实不能达到节能效果的话,可以考虑将变频器移到其它合适的设备上使用,以便发挥它的节能效果。就像原来设计用在风门已经接近全开的风机上的变频器,在满足生产工艺要求的风量或风压时已经没有多少降速的余地的话,就可以将变频器改到其它经过调查确定有节能空间的风机或者水泵上使用,当然变频器的容量与拖动设备的出力应当匹配才行。


   4. 改变控制方式

    有些设备是由于受到现场原有的控制和保护方式的限制而不能发挥其节能效果的,还有的是由于原有的操作规程限制了其节能效果的发挥,像这种情况就要改变原有的控制保护方式,甚至修改操作规程来满足最大限度地发挥变频调速节能效果的要求。因为节能是第一位的,节能才是硬道理!所有原来的东西都是可以修改的,一定不能让保守思想束缚住我们的手脚!

如轴流式高炉鼓风机由于受到“喘振保护线”的限制而缩小了降速范围,因而达不到预期的节能效果。可以通过改变控制方式来提高节能效果,例如河北某钢厂的高炉鼓风机,原来采用固定叶片角度降低运行频率的控制方式,工作点容易触碰“喘振保护线”,因而限制了调速范围,影响了节能效果;后来改成固定运行频率调整叶片角度的控制方式,就大大提高了节能效果。(详见《变频器世界》2014年第六期“轴流式高炉鼓风机变频调速问题分析”一文。)


   5. 变频器的维修

高压变频器是一种电力电子产品,在使用过程中难免都会出现这样那样的故障和问题,就像我们人吃五谷杂粮都会有生病的时候一样。我们可以为客户提供现场维修服务(小故障小问题)和返厂修理服务(部件包括功率单元)。按照3%的比例收取维修费用,通过这种方式提供服务的市场空间约为5-7亿元。

    但是由于各种型号的高压变频器的功率单元不统一,所以一般很难置换,这就要求研发生产平台多想想解决办法了。除此之外,高压变频器的控制软件也不像低压变频器一样可以复制,所以在更换了硬件以后还要解决控制软件的兼容性问题。所以在某种程度上说:修理一台高压变频器并不比生产一台高压变频器来得容易,有时候甚至还要更加困难!


  6. 变频器的回收

  对于回收的高压变频器,主要可以采取以下几种处理方式:

(1)整机修复利用

对于完好率比较高的变频器可以采用修复后改作它用的方式,可与用户签订协议:等我们将变频器用出去以后再付款,这样就可以避免占用大量的资金。如果按照回收成本为正常市场价的10%—20%,修复后的售出价格为市场价的50%左右的话,就有35%的利润空间。

(2)回收元(部)件利用

      对于问题比较严重的变频器,可以采用回收元件利用的方式:在组成高压变频器的元器件中,变压器是金额最大的单一原材料,约占营业成本的35%,按照一般经验,约50%可回收利用。假定我们对未投入利用的高压变频器的回收成本为正常市场价的10%—20%,那么通过回收方式可产生约35%的毛利。未投入运行的高压变频器市场价值20亿左右,通过这种方式处理约有7亿毛利的市场空间。


(3)升级换代

 在高压变频器市场上,由于客户的实际需求不一样,所以很多高压变频器在销售时需要结合客户的实际情况,制作专门的设计方案来改进工艺,在总体上给客户创造最大的收益。这对厂商提出了更高的技术要求:不仅仅只提供高质量的产品,还要能提供立体化的解决方案。在技术的延伸方面多下功夫,特别是要延伸到生产工艺领域,这就需要在高压变频器工程应用方面有丰富实践经验的专家的参与,公司应具备这方面得天独厚的资源。很多未投入利用的产品是由于技术上的原因,通过升级改造后方可再利用。为客户提供产品升级改造方面的服务。


      另外,也可以通过EMC 模式提供服务。 EMC(合同能源管理),简而言之,就是公司在评估项目后,和客户达成协议,为客户提供节能服务,并从节能改造后省下的节能收益中获取报酬。这是一个双赢的合作模式,客户风险小,公司投资收益高,社会资源也实现了合理的使用。


      在开始阶段,可以主要回收一些市场占有率较高的大品牌产品,像西门子、ABB、日立、东芝等公司,国产品牌如利德华福、合康、广州智光等品牌,这样也便于设备的处理。随着公司规模的扩大和技术的成熟,就能增加一些其他品牌的产品,力争提供更全面的服务。



(四)后市场服务的管理体系

 1. 首先通过各种渠道调查了解存在未正常投入使用高压变频器的企业情况和闲置高压变频器的型号规格情况,并建立详细的设备档案,这是我们开展后市场服务的客户群。这项工作除了利用各种信息系统收集汇总还是不够的,还要通过专门的业务人员的调查落实。

   2. 对上述信息作出初步分析,选出一部分首选目标,有重点的进行市场摸底,并由业务人员和工程师一起进行与客户进行深入接触,选择符合条件的客户作为我们的重点工作对象。这个时期的工作由市场部负责。

   3. 在条件成熟时开展上述后市场服务体系的运作程序,正式展开我们的服务工作。这个时候项目由市场部转移到工程部负责。对于每一个服务项目都要配置专门的项目经理实行专人负责制(同一个人可以同时负责几个项目)。工程部则负责管理所有的项目经理。

   4. 后勤保障部则负责开工项目的设备和材料的采购、验收和发运工作,保证前方工程进展的需要,并且还要保证服务工程开展的资金供应。





明天续... ... 高端视点 嘉宾:

工业维修创业联盟  彭国华

新风光电子科技股份有限公司总经理  胡顺全

山东深川变频科技股份有限公司董事长  叶益强

广州珠峰电气股份有限公司副总经理、董事会秘书  王书琴

深圳市德瑞斯电气技术有限公司华南大区经理  杜宏君

   深圳易能电气技术股份有限公司