永磁一體螺桿空壓主機(jī)技術(shù)應(yīng)用

1、 永磁一體螺桿空壓主機(jī)技術(shù)應(yīng)用分析近幾年，永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺桿空壓主機(jī)，已經(jīng)在市場(chǎng)上普遍得到應(yīng)用，特別是一體式的永磁驅(qū)動(dòng)螺桿主機(jī)，更是以其節(jié)能顯著、體積小易于布置等優(yōu)點(diǎn)得到客戶的普遍認(rèn)可。隨著永磁一體螺桿機(jī)的廣泛應(yīng)用，更多的永磁電機(jī)廠家也先后進(jìn)入這個(gè)市場(chǎng)，對(duì)于永磁一體機(jī)與永磁驅(qū)動(dòng)兩體聯(lián)軸方式的適宜性討論，持久而熱烈。通潤(rùn)作為國(guó)內(nèi)永磁一體主機(jī)的首個(gè)生產(chǎn)廠家，針對(duì)大家關(guān)心的諸多問(wèn)題，提供我們自己的觀點(diǎn)，供大家討論與參考。1、一體機(jī)設(shè)計(jì)中的電機(jī)溫升問(wèn)題目前的一體式螺桿主機(jī)，電機(jī)直接安裝在螺桿機(jī)頭的吸氣伸軸端。業(yè)內(nèi)很多人，提出了一體機(jī)電機(jī)溫升的質(zhì)疑，認(rèn)為電機(jī)直接與螺桿機(jī)頭做成一體，螺桿機(jī)頭的溫度會(huì)傳遞到

2、電機(jī)側(cè)，導(dǎo)致電機(jī)散熱差、溫升高。對(duì)于此類(lèi)觀點(diǎn)，依據(jù)本公司實(shí)際的設(shè)計(jì)與應(yīng)用狀況，做如下幾點(diǎn)說(shuō)明：首先，電機(jī)溫升主要依賴(lài)于特定工況下的電機(jī)設(shè)計(jì)，筆者所在公司的一體式螺桿主機(jī)用永磁電機(jī)，是針對(duì)一體式結(jié)構(gòu)和空壓行業(yè)的運(yùn)行工況進(jìn)行的特殊設(shè)計(jì)，如充裕的服務(wù)系數(shù)考慮，并經(jīng)過(guò)了詳細(xì)的測(cè)試確認(rèn)，不同于市場(chǎng)上運(yùn)用的通用型永磁電機(jī)設(shè)計(jì)，實(shí)際運(yùn)行時(shí)電機(jī)溫升狀況良好。對(duì)于直接將市場(chǎng)上通用型永磁電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子直接安裝在螺桿機(jī)頭端部的組裝方式，建議進(jìn)行比較詳盡的測(cè)試，以確認(rèn)該永磁電機(jī)是否適合空壓機(jī)特定的結(jié)構(gòu)和工況。圖1為一臺(tái)一體式螺桿主機(jī)在溫升平衡情況下的溫度分布。由圖可見(jiàn)，即使在溫度平衡條件下，電機(jī)端的外殼溫度也不過(guò)在4

3、0左右。 其次，對(duì)于螺桿主機(jī)本身，其壓縮空氣從吸氣端到排氣端，是一個(gè)壓力逐步增大的過(guò)程，相應(yīng)的溫度也是一個(gè)逐步遞增的過(guò)程。通常狀況下，吸氣口的溫度接近氣溫，而控制排氣溫度的風(fēng)機(jī)一般設(shè)定在大約85開(kāi)啟，所以排氣端的油氣混合物溫度限定在85左右，所以電機(jī)端的溫度不應(yīng)超過(guò)此值。圖3為一臺(tái)螺桿單機(jī)頭產(chǎn)品在溫升平衡情況下的溫度分布情況，排氣端最高溫度74.8，而電機(jī)端的最高溫度也僅有60左右。綜合以上分析可以看出，永磁電機(jī)直接安裝在螺桿機(jī)器的吸氣伸軸端，螺桿自身的溫升對(duì)電機(jī)的溫度影響并不大。所以，業(yè)內(nèi)某些電機(jī)公司對(duì)該結(jié)構(gòu)提出溫升高及永磁體的退磁問(wèn)題，只是自己的臆斷，根本是沒(méi)有依據(jù)的討論。 2、防護(hù)等級(jí)問(wèn)

4、題螺桿壓縮機(jī)應(yīng)用于比較廣泛的場(chǎng)合，有些應(yīng)用場(chǎng)合環(huán)境比較差，環(huán)境中粉塵、雜質(zhì)比較多。如果螺桿空壓機(jī)自身的防護(hù)做的不到位，對(duì)于IP23防護(hù)等級(jí)的一體式螺桿主機(jī)，在吸風(fēng)冷卻時(shí)，粉塵、雜質(zhì)等容易隨著冷卻風(fēng)進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，帶磁性的粉塵或雜質(zhì)會(huì)吸附在永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子表面，累積到一定程度，會(huì)堵塞氣隙，最終導(dǎo)致電機(jī)無(wú)法運(yùn)行。所以，針對(duì)特定的使用場(chǎng)合，本公司也設(shè)計(jì)了相應(yīng)的產(chǎn)品，推出IP54防護(hù)等級(jí)的一體式螺桿主機(jī)，如圖4所示。 該結(jié)構(gòu)完全將冷卻風(fēng)道移至電機(jī)外部，與市場(chǎng)上的IP54電機(jī)冷卻方式類(lèi)同，但同時(shí)又秉承了本公司一體式螺桿主機(jī)無(wú)軸承結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。3、永磁一體機(jī)的維修保養(yǎng)問(wèn)題對(duì)于永磁同步驅(qū)動(dòng)的螺桿主機(jī)，其電機(jī)沒(méi)

5、有軸承，在節(jié)約了2個(gè)點(diǎn)的效率損失的同時(shí)，結(jié)構(gòu)上更加簡(jiǎn)單。對(duì)于一臺(tái)常規(guī)結(jié)構(gòu)的電機(jī)，產(chǎn)生維修概率最高的通常是電機(jī)軸承。從這一點(diǎn)分析看，永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的一體式螺桿機(jī)，沒(méi)有此類(lèi)問(wèn)題的維修考慮，趨于免維護(hù)，更加的綠色環(huán)保。對(duì)于永磁電機(jī)定轉(zhuǎn)子的更換，在一體式螺桿主機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，進(jìn)行了充分考慮，拆卸方式非常簡(jiǎn)單，易于操作，如圖5圖6所示。 本公司的永磁驅(qū)動(dòng)一體式螺桿主機(jī)，其后端蓋子為一種專(zhuān)利結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮了兩種因素，其一是采用隔磁材料制作，在轉(zhuǎn)子通過(guò)時(shí)，與轉(zhuǎn)子不產(chǎn)生磁力影響;其二是尺寸設(shè)計(jì)，控制在轉(zhuǎn)子脫離配合主軸時(shí)，該后蓋充分起到導(dǎo)向保持作用。在以上兩種考慮下，永磁轉(zhuǎn)子的拆裝非常簡(jiǎn)單方便。4、永磁一體機(jī)與控

6、制的匹配問(wèn)題永磁驅(qū)動(dòng)一體式螺桿主機(jī)，在使用過(guò)程中，與控制的匹配經(jīng)歷了選擇、磨合及相互調(diào)整，最終達(dá)到了比較理想的匹配。當(dāng)前的市場(chǎng)是一個(gè)性能與成本同等競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境，單一的追求性能或單一的追求低價(jià)，是無(wú)法俘獲用戶的青睞?；诠P者所在公司的使用經(jīng)驗(yàn)，做以下兩方面的話題探討。其一是轉(zhuǎn)速的選擇：對(duì)于一體式螺桿主機(jī)，基于其調(diào)頻的控制因素、電機(jī)的無(wú)軸承結(jié)構(gòu)因素，在電機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)上具備了更寬的選擇，各大廠家對(duì)于設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速高和設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速低，各執(zhí)一詞。復(fù)盛空壓機(jī)|設(shè)計(jì)高轉(zhuǎn)速，從電機(jī)設(shè)計(jì)角度，可以獲得更高的電機(jī)效率，從使用角度，采用直驅(qū)聯(lián)接替代目前市場(chǎng)上的皮帶機(jī)，避免了皮帶結(jié)構(gòu)帶來(lái)的一系列缺陷，如效率損失，節(jié)能約1-2%、

7、皮帶壽命差，皮帶結(jié)構(gòu)帶來(lái)的軸向力等。雖然螺桿一體機(jī)運(yùn)行噪音相對(duì)于低速略高，但只要空壓機(jī)系統(tǒng)能做良好的隔音措施，影響并不大。設(shè)計(jì)低轉(zhuǎn)速，從電機(jī)的震動(dòng)與噪音角度，應(yīng)該比較低，但其缺陷主要是需要較大的機(jī)頭實(shí)現(xiàn)同等排氣量;其二是控制系統(tǒng)的選擇：目前空壓機(jī)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，對(duì)于永磁電機(jī)用變頻器功率選擇，希望也能實(shí)現(xiàn)與電機(jī)同檔。對(duì)于這樣的要求，變頻器廠家也在努力調(diào)整應(yīng)對(duì)，但就這樣的要求，我們認(rèn)為存在以下問(wèn)題需要考慮。假設(shè)，一臺(tái)37kW的永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的空壓機(jī)，依據(jù)如下公式分析。在設(shè)計(jì)時(shí)，假設(shè)電壓取值為340V，設(shè)計(jì)的額定電流為74A，小于37kW變頻器的電流允許值，實(shí)現(xiàn)了同檔匹配的目的，但該機(jī)器安裝到客戶使

8、用現(xiàn)場(chǎng)后，可能會(huì)出現(xiàn)如下情況。一種狀況：如該使用企業(yè)在用電高峰期，電網(wǎng)出現(xiàn)下差浮動(dòng)，電機(jī)輸入電壓降低，要繼續(xù)維持37kW的輸出，只能采用提升電流來(lái)滿足，電流的長(zhǎng)時(shí)間增加，最終導(dǎo)致變頻器保護(hù)，空壓機(jī)不能正常工作;另外一種狀況：當(dāng)該空壓機(jī)使用了較長(zhǎng)時(shí)間后，濾網(wǎng)壓差變大，提供同等空氣用量的情況下，電機(jī)功率增大，由于電壓沒(méi)有上升空間，只能通過(guò)電流的增加來(lái)實(shí)現(xiàn)，也會(huì)出現(xiàn)變頻器保護(hù)情況。在這里需要說(shuō)明的一點(diǎn)，空壓機(jī)的使用是壓力恒定，而壓力體現(xiàn)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)上，為恒轉(zhuǎn)矩輸出。對(duì)于永磁電機(jī)，轉(zhuǎn)矩大致可以線性地對(duì)應(yīng)到電流，所以當(dāng)出現(xiàn)濾網(wǎng)的壓差過(guò)高時(shí)，對(duì)于同檔配置變頻器的情況，可能會(huì)出現(xiàn)因電流過(guò)高出現(xiàn)變頻器保護(hù)，而該故障是無(wú)法通過(guò)降低轉(zhuǎn)速來(lái)解決的。 其中P額定功率;37kW;U電機(jī)輸入線電壓，由于變頻器存在壓降，依據(jù)變頻器不同，在電網(wǎng)電壓為380V時(shí)，該電壓通常在340V-350V。該值不是恒定值，還受電網(wǎng)浮動(dòng)的影響，按照國(guó)家電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，電網(wǎng)允許下浮動(dòng)7%，可能該電壓值會(huì)更低