永磁电机在螺杆空压机上的应用研究

L一!t一--,_．上，母节萄皂NO052015永磁电机在螺杆空压机⋯的应用研究刘洋上海节能技术服务有限公司秦宏波上海市能效中心摘要：通过对上海工业领域空压机能效现状调研，以及对永磁电机的特性分析。探索永磁电机在螺杆式空压机中的应用前景。关键词：空压机；永磁电机；节能基金项目：本项研究工作得到了上海市科学技术委员会的资助，资助课题编号为13dzl201800．DOI：10。137704．cnki．issn2095—705x．2015．05．008ApplicationResearchofPermanentMagnetMotorinScrewAirCompressorLiuYangShanghaiEnergy—SavingTechnicalServiceCo．，LtdQinHongboShanghaiEnergyEfficiencyCentreAbstract：Thearticleanalyzespermanentmagnetmotorcharacteristicsandexplorespermanentmagnetmotorapplicationinscrewaircompressorthroughsurveyofaircompressorscurrentsituationinshanghaiindustrialfield．Keywords：AirCompressor，PermanentMagnetMotor，Energy—SavingFundItems：ThisresearchworkhasbeensupportedbytheShanghaiScienceandTechnologyCommittee，Thefunditemnumberis13dzl201800．前言压缩空气因其具有易储存，易控制，流动性好及安全，环保等特点，成为工业领域中应用最广泛的动力源之一，被广泛地应用于电力、纺织、化工、制药、电子、台金及机械制造等许多领域。由于空压机能源运行成本高，逐渐引起企业的重视，例如一台容积流量为20m~／min额定排气压力为0．8MPa的空压机，每年的电费高达90万元，整个寿命周期以5年计算，则电费成本将高达450万元，再加上平时的维修保养费用，生命周期里的费用将高达500多万元；而设备购买成本为8～20万元，仅占使用成本的2％～5％⋯。因此，提高空压机运行能效不仅可以为企业节省大量能源运行费用，还能实现节能减排。【作者简介】刘洋男，1983年出生，硕士／工程师，就职于上海市能效中心／上海节能技术服务有限公司，主要从事节能评估、高效电机应用，空压机系统节能研究。62I隘豳疆蠲‘-IENERGYCONSERVATIONTECHNOLOGIESANDPRODUCTS刘洋，等永磁电机在螺杆空压机上的应用研究上节笛匡1空压机运行现状式空压机电机的最优匹配电机。根据上海1000家年耗电量500万kWh以上的重点用电企业调研，空压机所消耗的电能平均占企业电能总消耗的12％(见图1)，部分企业高达30％以上，其中螺杆式空压机运用最为广泛。大部分在用压缩空气系统运行效率都很低，存在着设备不匹配，管路损失大，系统泄漏，系统控制不合理等问题。12％图1企业中备用电系统平均耗电量分配目前通过政府的大力推进以及企业的不断创新，空压机节能技术改造已经初见成效。节能改造主要包括变频调速、余热回收、联动控制、压力控制和管路优化等几个方面，大部分使用者在寻求空压机节能量最大化的过程中必须通过多种节能方式的综合运用才能实现[2】。虽然空压机节能改造的技术较多，但针对空压机本身能效的提升改造案例较少。随着国内电动机能效的不断提升，通过对空压机的配套电动机进行改造，从而提升空压机运行能效不失为一种有效的途径[3】。根据美国能源部2002年的调研报告，各国空压机使用的负载率几乎不可能超过90％，因此，空压机除了满载时要具有较高的能效，在部分负载和无负载时节能更加重要H]。据行业调查数据显示，国内空压机平均负载率约为57％左右，基于这种使用工况，市场上的直驱电机螺杆空压机非常耗能，而采用变频器来驱动电机，通过调节电机转速的方式来实现气量的调节，是空压机行业的一大进步。这种方法虽然节约了一部分电能，但是由于普通的三相异步变频电机是基于额定功率点设计的，在电机转速下降时，会引起电机功率因素和效率的急剧下降，因此，它还不是变频2永磁空压机的优势近年来，随着稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电动机得以迅速的推广应用，它具有体积小、损耗低、效率高等优点，在很多行业得到了广泛应用。永磁同步电机与普通异步变频调速电机相比，具有以下优势：(1)效率高这里所说的效率高不仅仅指额定功率点的效率高于普通三相异步调频电机，而是指其在整个调速范围内的平均效率。永磁同步电机的励磁磁场由永磁提供，转