永磁一体螺杆空压主机技术应用分析

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近几年，永磁电机驱动的螺杆空压主机，已经在市场上普遍得到应用，特别是一体式的永磁驱动螺杆主机，更是以其节能显著、体积小易于布置等优点得到客户的普遍认可。随着永磁一体螺杆机的广泛应用，更多的永磁电机厂家也先后进入这个市场，对于永磁一体机与永磁驱动两体联轴方式的适宜性讨论，持久而热烈。通润作为国内永磁一体主机的首个生产厂家，针对大家关心的诸多问题，提供我们自己的观点，供大家讨论与参考。
　　1、一体机设计中的电机温升问题
* |& ]9 A9 c$ y5 |; V  Y$ C9 h　　目前的一体式螺杆主机，电机直接安装在螺杆机头的吸气伸轴端。业内很多人，提出了一体机电机温升的质疑，认为电机直接与螺杆机头做成一体，螺杆机头的温度会传递到电机侧，导致电机散热差、温升高。对于此类观点，依据本公司实际的设计与应用状况，做如下几点说明：
　　首先，电机温升主要依赖于特定工况下的电机设计，笔者所在公司的一体式螺杆主机用永磁电机，是针对一体式结构和空压行业的运行工况进行的特殊设计，如充裕的服务系数考虑，并经过了详细的测试确认，不同于市场上运用的通用型永磁电机设计，实际运行时电机温升状况良好。对于直接将市场上通用型永磁电机的定、转子直接安装在螺杆机头端部的组装方式，建议进行比较详尽的测试，以确认该永磁电机是否适合空压机特定的结构和工况。
( ~5 }- F$ _5 |+ h' v　　其次，对于螺杆主机本身，其压缩空气从吸气端到排气端，是一个压力逐步增大的过程，相应的温度也是一个逐步递增的过程。通常状况下，吸气口的温度接近气温，而控制排气温度的风机一般设定在大约85℃开启，所以排气端的油气混合物温度限定在85℃左右，所以电机端的温度不应超过此值。
　　综合以上分析可以看出，永磁电机直接安装在螺杆机器的吸气伸轴端，螺杆自身的温升对电机的温度影响并不大。所以，业内某些电机公司对该结构提出温升高及永磁体的退磁问题，只是自己的臆断，根本是没有依据的讨论。
　　2、防护等级问题
7 B) ?* T* T1 A& H  b8 r螺杆压缩机应用于比较广泛的场合，有些应用场合环境比较差，环境中粉尘、杂质比较多。如果螺杆空压机自身的防护做的不到位，对于IP23防护等级的一体式螺杆主机，在吸风冷却时，粉尘、杂质等容易随着冷却风进入电机内部，带磁性的粉尘或杂质会吸附在永磁电机的转子表面，累积到一定程度，会堵塞气隙，最终导致电机无法运行。
) C& F4 \- X3 @    3、永磁一体机的维修保养问题
# A1 M1 F& Q) A; @3 I　　对于永磁同步驱动的螺杆主机，其电机没有轴承，在节约了2个点的效率损失的同时，结构上更加简单。
　　对于一台常规结构的电机，产生维修概率最高的通常是电机轴承。从这一点分析看，永磁电机驱动的一体式螺杆机，没有此类问题的维修考虑，趋于免维护，更加的绿色环保。对于永磁电机定转子的更换，在一体式螺杆主机设计时，进行了充分考虑，拆卸方式非常简单，易于操作。
　　本公司的永磁驱动一体式螺杆主机，其后端盖子为一种专利结构。在设计时，考虑了两种因素，其一是采用隔磁材料制作，在转子通过时，与转子不产生磁力影响;其二是尺寸设计，控制在转子脱离配合主轴时，该后盖充分起到导向保持作用。在以上两种考虑下，永磁转子的拆装非常简单方便。
　　4、永磁一体机与控制的匹配问题
　　永磁驱动一体式螺杆主机，在使用过程中，与控制的匹配经历了选择、磨合及相互调整，最终达到了比较理想的匹配。当前的市场是一个性能与成本同等竞争的环境，单一的追求性能或单一的追求低价，是无法俘获用户的青睐。基于笔者所在公司的使用经验，做以下两方面的话题探讨。
0 j* D' T5 {7 t6 S$ k( m　　其一是转速的选择：对于一体式螺杆主机，基于其调频的控制因素、电机的无轴承结构因素，在电机转速的设计上具备了更宽的选择，各大厂家对于设计转速高和设计转速低，各执一词。设计高转速，从电机设计角度，可以获得更高的电机效率，从使用角度，采用直驱联接替代目前市场上的皮带机，避免了皮带结构带来的一系列缺陷，如效率损失，节能约1-2%、皮带寿命差，皮带结构带来的轴向力等。虽然螺杆一体机运行噪音相对于低速略高，但只要空压机系统能做良好的隔音措施，影响并不大。设计低转速，从电机的震动与噪音角度，应该比较低，但其缺陷主要是需要较大的机头实现同等排气量;
　　其二是控制系统的选择：目前空压机行业竞争日趋激烈，对于永磁电机用变频器功率选择，希望也能实现与电机同档。对于这样的要求，变频器厂家也在努力调整应对，但就这样的要求，我们认为存在以下问题需要考虑。假设，一台37kW的永磁电机驱动的空压机，依据如下公式分析。在设计时，假设电压取值为340V，设计的额定电流为74A，小于37kW变频器的电流允许值，实现了同档匹配的目的，但该机器安装到客户使用现场后，可能会出现如下情况。一种状况：如该使用企业在用电高峰期，电网出现下差浮动，电机输入电压降低，要继续维持37kW的输出，只能采用提升电流来满足，电流的长时间增加，最终导致变频器保护，空压机不能正常工作;另外一种状况：当该空压机使用了较长时间后，滤网压差变大，提供同等空气用量的情况下，电机功率增大，由于电压没有上升空间，只能通过电流的增加来实现，也会出现变频器保护情况。在这里需要说明的一点，空压机的使用是压力恒定，而压力体现在电机驱动上，为恒转矩输出。对于永磁电机，转矩大致可以线性地对应到电流，所以当出现滤网的压差过高时，对于同档配置变频器的情况，可能会出现因电流过高出现变频器保护，而该故障是无法通过降低转速来解决的。
　　

　　其中P——额定功率;37kW;
8 w! b$ E4 I4 q1 [: B　　U——电机输入线电压，由于变频器存在压降，依据变频器不同，在电网电压为380V时，该电压通常在340V-350V。该值不是恒定值，还受电网浮动的影响，按照国家电网标准，电网允许下浮动7%，可能该电压值会更低;
　　I——额定电流，A;
　　cosψ——功率因数，永磁电机的功率因数较高，通常在0.95-1;
" Y: a3 `. t" W2 l　　η——电机效率。
, E- [6 t; m' @; K* {5 z　　5、期望
! P: h2 s9 e. I# V$ l　　永磁电机驱动的一体式螺杆主机，绿色、环保、节能，顺应市场客户的需要，是一种产品发展的进步。在其进入市场的过程中，大家应给予其更多的理解和期待，使其得到更好发展，走的更远。如有需了解更多关于复盛空压机维修保养知识的信息可以致电我公司24小时服务热400-1397-898