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(méi)有轉(zhuǎn)子電流，沒(méi)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(shuō)，又可以減小冷卻風(fēng)扇功率，帶來(lái)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(lái)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。