1. Электрические машины: назначение и классификация
Электрическая машина — электромагнитное механическое устройство, преобразующее и передающее энергию посредством взаимодействия электричества и магнетизма.
В широком смысле к электрическим машинам относятся двигатели и генераторы. Двигатель получает электрическую энергию и передаёт механическую; различные двигатели широко используются в отраслях экономики и бытовых приборах, главным образом для привода механического оборудования.
Генератор получает механическую энергию и выдаёт электрическую. Развитие генераторов и сопутствующего оборудования позволяет получать электроэнергию из тепловой, гидравлической, ядерной, ветровой, солнечной энергии и биомассы, обеспечивая отрасли экономики и городское и сельское население.
Обычно под словом «электрическая машина» в данном контексте подразумевается электродвигатель. Несмотря на различия конструкций, он, как правило, состоит из неподвижной, вращающейся и вспомогательной частей. Неподвижная часть объединяет корпус, раму, сердечник и обмотку статора, торцевые крышки, основание и другие магнитопроводящие, токопроводящие и опорные элементы.
Вращающаяся часть включает вал, сердечник, опору и обмотку ротора, контактные кольца, коллектор и вентилятор. К вспомогательным частям относятся подшипники, щётки и охладители. Разнообразие моделей, размеров, мощности, концов вала и изоляции определяет множество видов электрических машин.
По отраслевой практике двигатели классифицируют, с одной стороны, по высоте оси на крупные, малые и средние и микродвигатели, а с другой — по специальным характеристикам на стандартные и специальные.
Поскольку средние и малые двигатели во многом сходны по технологии изготовления и конечным потребителям, в отрасли их обычно объединяют в категорию малых и средних двигателей.
Согласно опубликованной в июне 2013 года Министерством промышленности и информатизации и Главным управлением контроля качества, инспекции и карантина программе повышения энергоэффективности двигателей на 2013–2015 годы, по энергоэффективности двигатели делятся на высокоэффективные и обычные.
В условиях возрастающих ресурсных ограничений ведущие развитые страны рассматривают повышение КПД двигателей как важную меру энергосбережения.
В 2008 году Международная электротехническая комиссия IEC установила единую мировую классификацию энергоэффективности двигателей (см. таблицу 1) и унифицировала методы испытаний.
В США высокоэффективные двигатели стали обязательными с 1997 года, сверхэффективные — с 2011 года; Европа также начала обязательное внедрение высокоэффективных двигателей в 2011 году. Китай выпустил GB18613-2006 и затем пересмотрел его с учётом IEC; GB18613-2012 вступил в силу 1 сентября 2012 года.
По этому стандарту подавляющее большинство производившихся в Китае двигателей не относилось к высокоэффективным: для этого требовалось соответствовать оценочному значению энергосбережения GB18613-2012 или превосходить его. Для ускорения промышленного энергосбережения, преобразования модели развития и достижения обязательных целей тринадцатой пятилетки необходимо существенно повысить энергоэффективность двигателей.
Мировая электромашиностроительная промышленность ведёт историю с ручного дискового генератора постоянного тока, созданного британцем М.
Фарадеем в 1831 году, то есть более 180 лет. Китайская отрасль насчитывает более века — с изготовления генераторов Уимшерста и других учебных электрических и магнитных приборов Тяньцзиньской фабрикой учебных пособий в 1905 году.
До образования КНР оборудование, технологии, уровень продукции и производственные мощности значительно уступали мировым. На шанхайских фабриках Qian Yong Ji, Huasheng и Huacheng самые мощные двигатели имели лишь 200–300 kW.
За более чем 60 лет после образования КНР отрасль прошла путь от малых масштабов к большим, от слабости к силе, от отставания к передовым позициям, последовательно опираясь на импорт, внедрение технологий, их освоение и повторные инновации, а затем собственные разработки. После первоначального восстановления экономики в первые годы КНР
среди 156 проектов пятилетнего плана были и электромашиностроительные. Последовательно созданы Шанхайский, Харбинский, Сянтаньский, Цзямусский, Ланьчжоуский, Шэньянский и другие опорные заводы. Быстрое развитие генерации, передачи и распределения электроэнергии способствовало росту отрасли. Сформировалась полная производственно-деловая система, а ассортимент, размеры, характеристики и объёмы в основном удовлетворяют потребности экономики Китая.
Установленная мощность малых и средних двигателей Китая достигла 1.6 миллиарда kW; страна стала крупным мировым производителем, потребителем и экспортёром таких двигателей.
2. Масштаб и рост отрасли
За последние десять лет отрасль в целом росла. Двигатели переменного тока составляют подавляющую часть выпуска, поэтому их развитие и темпы роста в основном отражают положение отрасли в целом.
(1) Масштаб отрасли и темпы роста
По данным Государственного статистического управления, в 2001–2013 годах выпуск двигателей переменного тока в Китае увеличился с 62.6327 до 279.1460 миллиона kW в год при среднегодовом росте 13.26%. В 2012 году прирост к 2011 году составил 5.0235 миллиона kW, или 1.99%; в 2013 году — 22.234 миллиона kW, или 8.65%. Рынок продолжал устойчиво расти.
(2) Масштаб и рост малых и средних двигателей
По оценке специалистов подразделения малых и средних двигателей Китайской ассоциации электротехнической промышленности, совокупная выручка 77 учитываемых опорных предприятий составляла около 60% отраслевой.
На этой основе выручка китайской отрасли малых и средних двигателей в 2013 году оценивалась в 100 миллиардов юаней. Многие предприятия выпускают также крупные и микродвигатели и другое электрооборудование; например, статистика Wolong включает недвижимость и крупные двигатели, а Xiangtan Electric в основном производит ветроагрегаты и крупные двигатели, выручка от которых учитывалась в категории малых и средних.
После исключения этих продаж размер китайской отрасли малых и средних двигателей в 2013 году оценивался не менее чем в 60 миллиардов юаней.
По прогнозу Шанхайского научно-исследовательского института электротехники совокупный выпуск опорных предприятий должен был увеличиться со 159.20 миллиона kW в 2010 году до 259.20 миллиона kW в 2020 году, на 62.81%. Выпуск отдельных типов и его рост приводятся ниже:
Основные факторы роста спроса на двигатели в Китае:
1) Международное перемещение производства
Из-за стоимости труда и других факторов развитые страны постепенно перемещают производство двигателей в развивающиеся. Китай стал мировой производственной базой; ABB, SIEMENS, GAMESA и другие известные производители создали здесь производственные центры.
2) Восстановление мировой экономики и рост экономики Китая
Экономика США начала улучшаться, Европа постепенно восстанавливается, а Китай переходит от высоких темпов к умеренному росту с акцентом на качество. В дальнейшем Китай увеличит инвестиции в энергосбережение, охрану окружающей среды, инфраструктуру, благосостояние населения и потребление. Рост мировой экономики обеспечит пространство для долгосрочного устойчивого развития отрасли.
3) Структурное обновление и замена низкоэффективной продукции
Государственный план развития энергосбережения и охраны окружающей среды на двенадцатую пятилетку предусматривает широкое внедрение малых и средних трёхфазных асинхронных двигателей первого и второго классов энергоэффективности и повышение эффективности систем.
Программа повышения энергоэффективности двигателей на 2013–2015 годы Министерства промышленности и информатизации и Главного управления контроля качества, инспекции и карантина поддерживает разработку и внедрение эффективных двигателей, модернизацию отрасли и общее повышение КПД. Массовое выбытие устаревших двигателей стимулирует спрос.
Более высокие нормы также способствуют консолидации отрасли, усиливая преимущества предприятий, занимающихся исследованиями и выпуском высокоэффективных двигателей.
3. Будущие тенденции развития
Отрасль, особенно малые и средние двигатели, отличается большим числом моделей и типов, разнообразными потребляющими отраслями и огромным электропотреблением. Это формирует тенденции высокой эффективности, специализации и индивидуального исполнения.
(1) Высокая эффективность и энергосбережение
Оптимизация электромагнитной и механической конструкции, новые материалы, оборудование и технологии снижают медные, магнитные, добавочные и механические потери и улучшают преобразование энергии. Малые и средние двигатели используются во многих областях промышленности; повышение их КПД важно для экономии электроэнергии, эффективности предприятий и охраны окружающей среды и является одним из путей достижения целей энергосбережения и сокращения выбросов.
Быстрый экономический рост сделал Китай крупным потребителем энергии.
На конференции в Копенгагене правительство заявило о снижении энергопотребления и выбросов CO2 на единицу ВВП к 2020 году на 40–45% к уровню 2005 года. Двенадцатый пятилетний план предусматривал уменьшение этих показателей на 16% и 17%.
В национальном вкладе, представленном перед Парижской конференцией, Китай обозначил достижение пика выбросов CO2 примерно к 2030 году с попыткой сделать это раньше и снижение углеродоёмкости ВВП на 60–65% к 2005 году. Экологическая цивилизация должна стать важной частью тринадцатой пятилетки с принципами инноваций, координации, экологичности, открытости и совместного пользования результатами.
Технологические и институциональные инновации, оптимизация промышленной структуры, низкоуглеродная энергетика, зелёные здания, транспорт и национальный рынок углеродных квот должны создать модель гармоничного развития человека и природы.
Повышение эффективности производства, передачи и потребления энергии позволяет снизить энергоёмкость ВВП при продолжающемся росте.
Электроэнергия составляет более 50% энергопотребления, а двигатели — более 50% общего электропотребления. Поэтому повышение их КПД необходимо для политики энергосбережения.
Двигатели и приводные системы стали одним из направлений с большим потенциалом. Правительства и организации разрабатывают решения, руководства, стандарты и нормы для различных применений и отраслей и создают экологичные изделия.
Примеры — единые стандарты IEC по КПД и испытаниям, европейская EuroDEEM, американская MMASTER и программа экодизайна ЕС. Поддержка эффективных двигателей и систем в Китае и полное внедрение строгого природоохранного законодательства делают высоко- и сверхэффективные малые и средние двигатели, регулируемые и постоянномагнитные двигатели, энергосбережение систем и зелёные технологии закономерным направлением развития.
(2) Специализация и индивидуальное исполнение
Потребители малых и средних двигателей работают в металлургии, энергетике, нефтехимии, горнодобыче, стройматериалах, коммунальном и водном хозяйстве. Их потребность в энергоэффективности и специализации побуждает создавать соответствующие профессиональные эффективные изделия. Индивидуальная разработка взрывозащищённых, частотно-регулируемых и двухскоростных двигателей повышает эффективность потребителей и одновременно укрепляет разработки производителя, его ключевые компетенции и отраслевые позиции.
Для повышения энергоэффективности конечных потребителей производителям недостаточно поставлять специализированные универсальные двигатели изготовителям насосов, вентиляторов и компрессоров. Необходимо участвовать в проектировании и исследованиях их продукции и разрабатывать соответствующие двигатели по требуемым характеристикам. Такое участие улучшает рыночную адаптацию продукции и укрепляет сотрудничество с потребителями, помогая сохранять и расширять рыночную долю.
(3) Интеллектуальная автоматизация
Передовые мировые приводные системы уже объединяют диагностику, защиту, управление и связь, обеспечивая самодиагностику, самозащиту, автоматическое регулирование скорости и дистанционное управление. Переход китайского машиностроения к более высоким, точным и передовым технологиям и сближение индустриализации и информатизации делают интеллектуальные системы неизбежной тенденцией.
Всё больше предприятий принимает исследования согласования двигателя, нагрузки и системы регулирования, оптимизированного проектирования и энергосберегающего управления промышленными малыми и средними приводами. Развиваются двигатели и системы с внутренней обратной связью, энергосберегающее управление машинами двойного питания, фазовое энергосберегающее управление, программное обеспечение анализа и управления КПД. Интегрированное проектирование и изготовление управления, датчиков и привода позволяет учитывать разные режимы и нагрузки.
(4) Комплексная интеграция
Развитие и применение силовой электроники, вычислительной и микроэлектронной техники и теории управления расширяют области использования малых и средних двигателей. Для качественной, эффективной и экономичной работы они взаимодействуют с компьютерами, контроллерами, силовыми преобразователями и датчиками и часто интегрируются с последующими исполнительными механизмами и нагрузкой: механическими, гидравлическими и пневматическими устройствами.
Таким образом, двигатель становится не отдельным исполнительным компонентом, а полной мехатронной системой с заданной функцией.
ABB, Siemens и Mitsubishi превратились из производителей двигателей в известных поставщиков двигателей и систем управления, расширив ассортимент преобразователями частоты, устройствами плавного пуска и другими средствами управления. Это дало технологические и конкурентные преимущества и значительную рыночную долю.
Некоторые китайские производители уже исследуют управление приводами, интеграцию систем, оптимальное согласование параметров и комплексное управление и выпускают достаточно зрелые изделия.
Двигатели широко применяются в металлургии, энергетике, нефтехимии, угольной и горнодобывающей промышленности, производстве стройматериалов, бумаги, коммунальном и водном хозяйстве, судостроении и портовой перевалке. Они необходимы везде, где электрическая энергия преобразуется в механическую или наоборот, что определяет огромную ёмкость рынка.
По общепринятой международной оценке установленная мощность двигателей в 2.5–3.5 раза выше мощности генераторов.
В дальнейшем китайский выпуск должен продолжать расти. К 2020 году прогнозировалась мощность генерации 1kW на человека против 3kW в США и установленная мощность двигателей около 4.5 миллиарда kW, при тогдашнем уровне около 1.2 миллиарда kW.
Более 3 миллиардов kW новых мощностей создавали большой рынок эффективных и специальных двигателей. Спрос делится на приростный — новые ежегодные установки — и замещающий, то есть замену старых двигателей новыми, особенно энергосберегающими.
Двигатели переменного тока составляют основную часть рынка, поэтому их выпуск можно приближённо использовать как показатель отрасли в целом.
По данным статистического управления, в 2001–2013 годах выпуск двигателей переменного тока вырос с 62.6327 до 279.1460 миллиона kW в год, в среднем на 13.26% ежегодно.
Отрасль тесно связана с ростом ВВП. При замедлении мировой экономики Китай испытывал давление снижения темпов и инфляции; плановый средний рост ВВП двенадцатой пятилетки был снижен до 7%.
Недостаточный спрос и относительный избыток мощностей замедляли рост отрасли вплоть до отрицательных значений. Однако в долгосрочной перспективе Китай оставался на этапе быстрого развития.
Урбанизация и обновление оборудования устойчиво повышали потребность металлургии, сталелитейной, цементной промышленности, энергетики и судостроения. Внедрение эффективных малых и средних двигателей давало ведущим предприятиям возможности быстрого роста.
Консервативно среднегодовой прирост выпуска переменных двигателей в следующие пять лет оценивался более чем в 7%. При расчётах по 7% и десятилетнему среднему 13.26% выпуск через пять лет прогнозировался в пределах 392–520 миллионов kW в год.
По статистике подразделения малых и средних двигателей ассоциации за 2013 год двигатели постоянного тока составляли лишь 2.93% выпуска опорных предприятий и постепенно замещались переменными.
Однако они обеспечивают хорошее регулирование, равномерное плавное бесступенчатое изменение скорости в широком диапазоне под тяжёлой нагрузкой и высокий пусковой момент при экономичном управлении. Поэтому их часто используют в крупных реверсивных прокатных станах и лебёдках.
Хотя частотный преобразователь позволяет переменному приводу достичь похожего результата, постоянные двигатели, особенно крупные, сохраняют преимущества по общей надёжности и экономической целесообразности. Сложные преобразователи для их замены долгое время поставлялись главным образом GE, SIEMENS, ABB и TMEIC.
Несмотря на снижение цен, стоимость оставалась примерно в 3 раза выше систем постоянного тока, а соотношение цены и характеристик — невысоким. Обслуживание и ремонт требуют квалифицированного персонала, которого обычно нет у малых и средних китайских предприятий, поэтому неисправности не всегда устраняются быстро и широкого внедрения не произошло.
Специализированные, крупные и эффективные двигатели постоянного тока сохраняют рыночные перспективы.
По статистике опорных предприятий ассоциации, в 2013 году выпуск двигателей постоянного тока составил 5.061 миллиона kW, на 1.069 миллиона kW, или 17.44%, меньше предыдущего года.
По данным Государственного статистического управления, в 2001–2013 годах выпуск генерирующего оборудования вырос с 13.3935 до 127.3520 миллиона kW в год при среднегодовом приросте 20.64%.
Освоение ветровых ресурсов Китая в целом остаётся низким, а неиспользованный потенциал огромен.
Увеличение единичной мощности стало международной тенденцией. С развитием морской ветроэнергетики началась коммерческая эксплуатация агрегатов 3–6MW.
С 2010 года отрасль вошла в период производственной и политической корректировки; после пика темпы роста снизились. Избыток мощностей, низкоценовая конкуренция и зарубежные антидемпинговые и компенсационные меры привели к продолжению спада новых установок в 2012 году.
В Китае тогда добавлено 12,960MW — на 26.5% меньше предыдущего года. По мере смягчения ограничений выработки и проблем подключения в 2013 году началось восстановление: предварительная оценка ассоциации ветроэнергетики — 16,100MW новых установок, на 24% больше 2012 года.
Совокупная мощность превысила 90 миллионов kW. В 2013 году ветроэнергетика впервые обогнала атомную и стала третьим источником электроэнергии Китая.
Реализация политики и структурная перестройка должны поддержать дальнейший рост.
Газификационная генерация биомассы чище прямого сжигания и почти не выделяет вредных газов.
Она подходит для распределённого использования биомассы, требует меньших вложений и имеет низкую стоимость генерации, что особенно полезно развивающимся странам. Мировая установленная мощность превысила 50 миллионов kW и может заменить более 90 миллионов тонн условного топлива.
В ведущих по этому направлению США мощность превышает 10,000MW, более 40% возобновляемой генерации. В Китае доля биомассы среди возобновляемых мощностей составляет лишь 0.5% против мирового среднего 25%, что создаёт широкие перспективы.
Спрос на двигатели в развивающихся странах быстро растёт. В особенности Китай и Индия, а также быстро развивающиеся страны БРИКС — ЮАР, Бразилия и Россия — в последние годы поддерживали высокие темпы экономики. Инфраструктура и смежное производство сформировали большой спрос.
Основные направления рыночного спроса:
1) Спрос новой индустриализации
Быстрый промышленный рост Китая столкнулся с ресурсными и экологическими ограничениями. Модель высокого потребления энергии и выбросов стала неустойчивой, и промышленность переходит к ресурсосбережению и экологичности. Доклад XVIII съезда партии обозначил новый путь индустриализации: высокое технологическое содержание и экономическая эффективность, низкие затраты ресурсов и загрязнение, полное использование преимуществ человеческих ресурсов.
Мировой финансовый кризис замедлил рост Китая и одновременно создал условия для ускорения новой индустриализации. Структурные изменения, модернизация и энергосбережение требуют большого числа эффективных двигателей высокой единичной мощности, расширяя рынок отрасли.
2) Спрос энергосбережения
Высокоэффективные двигатели сочетают экономическую и общественную пользу и стали приоритетом отрасли, открыв беспрецедентные возможности и вызовы. С реализацией и усилением политики внедрения ожидается их быстрый рост. Комплексная программа энергосбережения и сокращения выбросов двенадцатой пятилетки от 31 августа 2011 года предусматривает бюджетные субсидии на эффективные двигатели и повышение эксплуатационного КПД систем к 2015 году на 2–3 процентных пункта. Помимо новых установок существует большой спрос на замену уже работающих традиционных двигателей, даже не выработавших срок службы.
Энергосбережение, охрана среды и экологическая цивилизация — важные темы тринадцатой пятилетки.
По оценке природоохранного министерства ежегодные вложения в охрану среды могли увеличиться примерно до 2 триллионов юаней, а общие общественные инвестиции — превысить 17 триллионов. Вложения в энергосбережение и экологию могли более чем вдвое превысить предыдущую пятилетку.
Рост стоимости труда и материалов уменьшает эффект пассивного сокращения выбросов закрытием устаревших мощностей. Основными средствами становятся обновление оборудования, технологий и повышение технического уровня изделий.
PetroChina, Sinopec, проект переброски воды с юга на север и другие предприятия и проекты заявили о масштабных закупках эффективных двигателей и ускоренном выводе энергоёмких и старых машин.
3) Зарубежные рынки
На мировом рынке по-прежнему доминируют несколько крупных транснациональных компаний: GE, SIEMENS, ABB и TMEIC, владеющих передовыми технологиями проектирования и производства.
Экспорт Китая составлял около 10% общего выпуска двигателей. Зарубежные поставщики часто назначают высокие цены.
Китай имеет преимущество стоимости труда и государственную поддержку собственных инноваций и промышленной модернизации. Внимание к исследованиям и технологическим прорывам постепенно сокращает разрыв.
Под влиянием спроса инновации вновь активизируются, самообеспеченность высококлассной продукцией растёт, а крупные местные производители приобретают начальные возможности конкурировать с международными лидерами.
В США и других развитых странах число производителей традиционных двигателей постепенно сокращается, а импорт растёт, создавая возможности для Китая, который в будущем может стать мировым центром производства двигателей. Быстрый рост спроса развивающихся стран, особенно Индии, ЮАР, Бразилии и России, обусловлен экономикой, инфраструктурой и смежным производством и способствует китайскому экспорту.
(2) Рыночное предложение
Производители Китая делятся на государственные, включая контролируемые государством, иностранные, включая контролируемые иностранным капиталом, и частные. В малых и средних двигателях преобладают государственные и частные предприятия; иностранные лишь в определённой степени содействовали улучшению технологий и объёмов выпуска.
Экономика Китая постепенно перешла от двузначных темпов к устойчивому росту около 7%. Промышленная и макроэкономическая политика задала направление малым и средним двигателям. При этом проявились несбалансированность, несогласованность и неустойчивость: избыток мощностей низкого и среднего уровня, давление замедления и сложности экспорта; трудная перестройка ассортимента и сопротивление внедрению эффективной продукции; колебания сырья, рост стоимости труда и снижение прибыли. Повышение технического уровня и вывод устаревших мощностей стали общим ориентиром отрасли.
Обычные двигатели производит множество предприятий с небольшими индивидуальными долями.
Концентрация невысока, но растёт. В Китае около 2,000 производителей малых и средних двигателей, из них примерно 300 имеют заметный масштаб; они сосредоточены в Чжэцзяне, Цзянсу, Шанхае, Шаньдуне, Гуандуне и Фуцзяни.
По статистике ассоциации в 2014 году по выручке лидировали Wolong Electric Group, Zhuhai Kaibang Motor и Shandong Huali Motor Group; по экспортному выпуску — Wolong, Fujian Anbo Motor Group и Zhejiang Jinlong Motor; по накопленному внедрению эффективных двигателей — Wolong, Jiangsu Small and Medium Motor и Zhejiang Jinlong Motor. Отрасль продолжает консолидироваться.
По данным опорных предприятий, учитывающим групповые доходы от крупных двигателей, электрооборудования и недвижимости, совокупная выручка в 2007–2012 годах выросла с 32.990 до 54.05 миллиарда юаней. Доли трёх и десяти ведущих участников росли и в 2012 году достигли 50.30% и 73.90% соответственно.
Малые и средние двигатели имеют высоту оси 80–630mm. Как основные компоненты преобразования электроэнергии в механическую они широко используются в насосах, вентиляторах и компрессорах, тесно связанных с экономикой. Эти виды оборудования распространены в общественной жизни и составляют важную часть электропотребления, поэтому их эффективность существенно влияет на общую энергоэффективность. КПД является важным показателем технического уровня таких двигателей.
Ключ к высокому КПД — снижение собственных потерь двигателя: в стали, меди, механических и добавочных, для получения механической мощности на выходе.
Основные производители малых и средних двигателей обычно уменьшают потери следующими способами:
(1) Низкогармонические обмотки статора снижают медные и добавочные потери. Улучшение формы магнитодвижущей силы уменьшает добавочные потери и потери в обмотках статора и ротора. Вакуумная пропитка обмотки безрастворным изоляционным лаком повышает электрическую прочность, снижает нагрев и энергопотребление и увеличивает срок службы.
Оптимизированный электромагнитный расчёт и выбор и корректировка формы пазов статора и ротора обеспечивают рациональное распределение индукции в зубцах и ярме и согласование нагрузок, минимизируя потери в меди и стали. Качественная холоднокатаная электротехническая сталь с высокой проницаемостью и малыми потерями снижает магнитные потери и электрическую нагрузку, повышая КПД.
(2) Рациональная современная вентиляция уменьшает механические потери. Конический кожух и вентилятор с конической направляющей обеспечивают достаточный расход воздуха при небольших вентиляционных потерях и трении, эффективно охлаждают и снижают механический шум.
Снижение потерь и повышение КПД уменьшают нагрев и необходимый расход охлаждающего воздуха, позволяя использовать вентилятор меньшего диаметра. Это дополнительно сокращает механическое энергопотребление и повышает эффективность.
(3) Эффективные технологические меры уменьшают добавочные потери. Наряду с правильным сочетанием пазов статора и ротора и скосом пазов корректируют воздушный зазор и проводят дополнительную обработку изготовленного ротора, снижая и контролируя добавочные потери.
Электромашиностроение поставляет приводные компоненты изготовителям оборудования и в целом имеет устойчивые хозяйственные показатели. Валовая рентабельность биржевых Wolong Electric, Xinzhi Motor, Dayang Motor, Zhongdian Motor и Jinlong Electromechanical в 2012–2014 годах была стабильной с небольшим ростом. Его основная причина — общее снижение в предыдущие три года цен на электротехническую сталь, медь и алюминиевые слитки, создававшее пространство для прибыли.
За годы развития сформировались промышленная база, структура и масштаб отрасли, а входные барьеры заметно выросли. В высокоэффективных двигателях они особенно высоки из-за технической сложности, сложного производства, значительных первоначальных вложений и требований к надёжности. Основные препятствия входа следующие:
Во-первых, сложная конструкция и технология требуют междисциплинарных знаний. Проектировщики, технологи, контролёры, испытатели и рабочие должны обладать серьёзной подготовкой и опытом. Производство использует множество крупных, специальных и сложных машин, что предъявляет высокие требования к техническим кадрам новых участников.
Во-вторых, конечные потребители требуют надёжности и оперативного обслуживания, повышая требования к предпродажным испытаниям и послепродажной поддержке. Необходима квалифицированная команда производства, контроля качества и сервиса.
Технологии быстро развиваются; производители должны своевременно осваивать передовое проектирование, изготовление и процессы и внедрять новые технологии, материалы и оборудование. Новым предприятиям трудно одновременно обеспечить технологический мониторинг и собственные разработки.
Двигатели применяются в металлургии, энергетике, нефтехимии, угольной и горнодобывающей промышленности, производстве стройматериалов и бумаги, коммунальном и водном хозяйстве, судостроении и портовой перевалке. Различные назначения и среды предъявляют разнообразные требования. Обычно требуется длительное накопление опыта для выхода в разные области. Зрелый успешный опыт и надёжные изделия в конкретной области позволяют последовательно завоёвывать значительную долю.
Надёжность и соответствие задаче — важные факторы выбора. Конечные потребители предпочитают производителей с опытом и брендом в нужной области. Новые конкуренты без такого накопления сталкиваются с более жёсткой конкуренцией.
Производство двигателей требует крупных вложений в основные средства, особенно производственное, испытательное и контрольное оборудование. Наладка оборудования и процессов и формирование мощности занимают длительное время, обычно годы. Продукции также нужен продолжительный период рыночной проверки, поэтому требуются достаточные оборотные средства. Высокие финансовые и амортизационные расходы, капиталоёмкость и работа с высоким финансовым рычагом создают денежный барьер для новых предприятий.
Двигатели приводят вентиляторы, насосы, компрессоры, станки и конвейеры и широко используются в металлургии, нефтехимии, химии, угольной промышленности, стройматериалах и коммунальном хозяйстве.
Они потребляют 64% всей электроэнергии, а в промышленности — 75% промышленного расхода. Рост их КПД на один процентный пункт позволяет экономить около 26 миллиардов kWh ежегодно.
Поэтому повышение эффективности стало важным способом энергосбережения. Августовская программа Министерства промышленности 2013 года ставила к 2015 году цели обновления продукции: 50% низковольтных трёхфазных короткозамкнутых и 40% высоковольтных двигателей должны соответствовать эффективным стандартам; внедрить 170 миллионов kW эффективных двигателей, вывести 160 миллионов kW низкоэффективных, модернизировать системы на 100 миллионов kW и эффективно восстановить 20 миллионов kW выбывших машин.
По оценке на этой основе спрос на эффективные двигатели и сопутствующее оборудование приближается к 100 миллиардам юаней.
Двигатели являются приводом вентиляторов, насосов, компрессоров, станков и конвейеров в металлургии, нефтехимии, химии, угольной промышленности, стройматериалах и коммунальном хозяйстве. Конъюнктура этих отраслей положительно связана с ростом экономики и инвестиций в основной капитал. Продолжающийся быстрый рост и индустриализация Китая обеспечили основу устойчивого развития малых и средних двигателей.
Крупные потребители, включая Shanghai Kaiquan Pump Group, Shimge Pump Industry Group и Nanfang Pump Industry, за годы работы стали ведущими мировыми производителями насосов, способствуя перемещению насосного производства в Китай. Зарубежным крупным производителям с китайскими заводами для централизованных закупок нескольких моделей нужны поставщики двигателей с широким ассортиментом и комплексными поставками. Это побуждает расширять продукцию и одновременно создаёт возможности увеличения масштаба.
Крупные международные производители благодаря технологиям и репутации занимают большую часть зарубежного рынка, но часто имеют высокие цены. Улучшение китайских технологий и характеристик и выгодное соотношение цены и качества увеличивают иностранные заказы и долю китайских двигателей за рубежом.
Число традиционных производителей двигателей в ЕС, США и других развитых странах уменьшается, а импорт растёт, открывая Китаю большие возможности стать мировым производственным центром. Быстро увеличивается и спрос других развивающихся стран: рост экономики, инфраструктуры и смежных отраслей создаёт потребность в двигателях и стимулирует китайский экспорт.
Передовые зарубежные производители широко используют высокоавтоматизированные линии и обрабатывающие центры, обеспечивающие высокую производительность и надёжность. По автоматизации и интеллектуальности производственного и контрольного оборудования компания ещё имеет определённый разрыв с передовым международным уровнем.
Поскольку повышение эффективности в Китае отставало от Европы, Австралии и США, подготовка по проектированию и совершенствованию технологии малых и средних эффективных двигателей развивалась позднее, и научно-технических кадров недостаточно. Этот кадровый дефицит является основным препятствием повышению ключевой конкурентоспособности компании и участию в международной конкуренции.
Двигатели как широко используемые промышленные изделия обслуживают множество отраслей. В целом предприятия мало зависят от сезонных колебаний спроса одной области и выраженной сезонности не имеют.
В долгосрочной перспективе отраслевой цикл следует макроэкономике: быстрый рост увеличивает спрос и улучшает конъюнктуру, замедление или спад сокращают спрос и ухудшают её.
Китай остаётся на среднем этапе индустриализации и продолжает новый промышленный путь.
Мировая экономика восстанавливается медленно; рост ниже ожиданий, потенциальные темпы снижаются, торговля и инвестиции слабы. Возможно одновременное замедление нескольких источников роста и стагнация.
Полное оздоровление мировой экономики может быть длительным и сложным. Однако переход Китая от стимулирования политикой к самостоятельному росту, перестройка тяжёлой промышленности, модернизация, энергосбережение и экологические требования новой индустриализации позволяют ожидать продолжительного восходящего отраслевого цикла.
Выраженной региональности у отрасли нет. Относительно больше производителей находится на востоке, севере, северо-востоке и юго-западе Китая; наиболее плотная концентрация — на восточном побережье.
