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        高效高壓永磁同步電動(dòng)機(jī)技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

        2021-04-08 12:25:42靳鵬飛
        機(jī)械管理開發(fā) 2021年1期
        關(guān)鍵詞:異步電機(jī)節(jié)電永磁

        靳鵬飛

        (太原鋼鐵集團(tuán)有限公司裝備部, 山西 太原 030003)

        1 高效高壓同步電動(dòng)機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介

        高功能異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)的核心技術(shù),是在其轉(zhuǎn)子磁路中嵌入釹鐵硼永磁材料,去掉轉(zhuǎn)子繞組(只有起動(dòng)鼠籠繞組),由永磁體的永久磁能提供勵(lì)磁,提高了其功率因數(shù),反映在相量圖中,即定子電流Is與電源電壓Us之間的夾角φs變小,從而降低了定子輸入電流,減少了定子銅損耗,穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)沒有轉(zhuǎn)子電流,沒有轉(zhuǎn)子銅損耗,因?yàn)榭倱p耗的降低,使溫升下降,定性地說,又可以減小冷卻風(fēng)扇功率,帶來機(jī)械風(fēng)摩損耗的減少。這就是永磁同步電機(jī)較同規(guī)格異步電機(jī)效率提高、節(jié)能的基本原理。

        2 試驗(yàn)設(shè)備介紹

        某公司層流泵站共有5 臺(tái)旁濾泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī),編號(hào)分別為 P203-01、P203-02、P203-03、P203-04、P203-05,驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YKK450-6,其技術(shù)參數(shù)為:額定功率315 kW、額定電壓10 kV、額定電流23.9 A、額定功率因數(shù)0.82、額定轉(zhuǎn)速990 r/min、接法Y、工作方式S1、防護(hù)等級(jí)IP44、絕緣等級(jí)F。為了測(cè)試高效高壓永磁同步電動(dòng)機(jī)的技術(shù),將編號(hào)為P203-04 的旁濾泵三相異步驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)替換為高效高壓永磁同步電動(dòng)機(jī)做對(duì)比試驗(yàn),以考核其節(jié)能、環(huán)保的性能指標(biāo)。

        用于測(cè)試的高效高壓永磁同步電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)為:效率96.3%、功率因數(shù)0.999、起動(dòng)能力(堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩)1.7、低運(yùn)行噪聲(小于105 dB)和寬廣的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍(25%~120%負(fù)載范圍內(nèi)均可保持較高的運(yùn)行效率)、額定功率315 kW、額定電壓10 kV、額定電流18.9 A、額定轉(zhuǎn)速1 000 r/min、接法Y、工作方式S1、防護(hù)等級(jí)IP23、絕緣等級(jí)F。

        經(jīng)技術(shù)參數(shù)分析,更換電動(dòng)機(jī)后無(wú)需改變?cè)妱?dòng)機(jī)的操作控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng),滿足實(shí)際工況使用要求。

        3 工業(yè)性試驗(yàn)情況

        由于實(shí)際工況需要3 臺(tái)電機(jī)同時(shí)并行運(yùn)行,因此采用組合運(yùn)行對(duì)比試驗(yàn)方式進(jìn)行試驗(yàn)。

        組合一:2 臺(tái)異步電機(jī)(P203-02、P203-03)和 1臺(tái)高效高壓永磁同步電機(jī)并行運(yùn)行。

        組合二 :3 臺(tái)異步電機(jī)(P203-02、P203-03、P203-05)同時(shí)并行運(yùn)行。

        3.1 數(shù)據(jù)處理的原則

        對(duì)采集的原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均值計(jì)算,保留3 位小數(shù)。原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)包括平均流量、電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率等。

        3.2 綜合性能分析

        根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速、三相繞組溫度、軸伸端軸承溫度、非軸伸端軸承溫度、振動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)比分析,判定高效高壓永磁同步電動(dòng)機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性優(yōu)于YKK450-6(P203-02、P203-03、P203-05)異步電機(jī)。

        3.3 綜合節(jié)電效果分析

        3.3.3 試驗(yàn)計(jì)算方法

        3.3.3.1 無(wú)功功率引起的電網(wǎng)有功功率損耗PCQ

        式中:PCQ為無(wú)功功率引起的電網(wǎng)有功功率損耗,kW;PQ為電機(jī)無(wú)功功率,kVar;KQ為無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量,根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 12497—2006《三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》中的第6.4 項(xiàng)規(guī)定(無(wú)功功率按無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量折算成電網(wǎng)的有功功率損耗、無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量按電網(wǎng)線路一次變壓來考慮),取KQ=0.04。

        因此,組合一無(wú)功功率引起的電網(wǎng)有功功率損耗PCQ1=KQPQ1=0.04×513.769=20.551 kW,組合二無(wú)功功率引起的電網(wǎng)有功功率損耗PCQ2=KQPQ2=0.04×748.933=29.957 kW。

        3.3.3.3 綜合功率消耗同一性修正

        在試驗(yàn)中,兩組流量有差異,組合一流量大則做功多,為進(jìn)行同一性對(duì)比試驗(yàn),用兩個(gè)流量之比作為修正系數(shù)(組合一平均流量Q1/組合二平均流量Q2)修正組合一綜合功率消耗。修正公式為:

        3.3.3.4 綜合功率消耗之差即綜合節(jié)電量ΔPC

        式中:ΔPC為綜合節(jié)電量,kW為原電動(dòng)機(jī)(組合二)綜合消耗功率,kW為更換后電動(dòng)機(jī)(組合一)綜合消耗功率修正值,kW。

        因此,ΔPC=1 044.578-1 016.894=27.684 kW。

        3.3.3.5 綜合節(jié)電率η

        式中:PC為異步電機(jī)的綜合功率消耗,kW。

        因此,η=27.684÷348.193=7.951%,即綜合節(jié)電率為7.951%。

        4 結(jié)論

        結(jié)合高效高壓永磁同步電動(dòng)機(jī)在層流泵站連續(xù)運(yùn)行的實(shí)際狀況,綜合以上數(shù)據(jù)對(duì)比分析,表明該電機(jī)性能先進(jìn)、運(yùn)行穩(wěn)定、質(zhì)量可靠,與原YKK450-6三相異步電動(dòng)機(jī)相比,綜合節(jié)電率為7.951%,節(jié)電效果顯著,值得推廣應(yīng)用。

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