束缚制造商的选择:由于螺杆机头的质量好坏、比功率的大小及机头的选型多存在很大的差异,所以机头是空压机的核心,选择的机头及的电机才能达到的比功率及可靠性,所以任何一家空压机制造商都以选择零部件来打造自己的产品,这样才会体现制造商的质量水平,提高产品可靠性打造企业。
捷豹空压机(万州办事处)秉持在空气压缩机领域多年的制造经验,以不断创新为经营理念,始终为用户提供出色的空气压缩机解决方案。捷豹的活塞式空气压缩机、螺杆式空气压缩机、冷冻式干燥机、吸附式干燥机为客户提供多种出色的空气解决方案。
都是永磁变频空压机的电机,它们的优缺点你知道吗?
IP23风冷型一体轴式永磁电动机优缺点
结构原理
将螺杆机头的阳转子的轴伸出机头跟电机的转子形成同轴连接。然后电机的定子与机壳固定在螺杆机头的壳体上,形成电机与机头的一体化。通过转子上的自带风叶经电机绕组与机壳的通风槽冷却定子,如图1所示。
图1 IP23风冷型一体轴式永磁电动机
优点
1、体积小,结构简单,价格较低。
2、由于主机阳转子与永磁电动机转子采用一体轴,故传动效率为。
3、永磁电动机内无任何轴承,节约2个轴承成本,同时彻底告别轴承维护。
缺点
1、机体故障概率高:由于主机阳转子与永磁电动机转子采用一体轴,主机靠近电机侧的轴承(主机吸气端轴承)要承受比原来大2倍以上的力,所以轴承及油封寿命比原来降低2倍以上。
2、维修保养麻烦:由于主机阳转子与永磁电动机转子采用一体轴,在主机维修保养或油封漏油时一定要先拆永磁电动机才能拆主机,因为永磁电动机转子是永磁体,永磁转子有很大的磁力,取出需要有的操作人员和工具,拆装麻烦。
3、低频散热差:永磁电动机转子与冷却风扇扇叶为集成一体式,当永磁电动机变频调速或长期低频(低转速)运行时,扇叶随电动机同步降速,冷风风量下降,导致低频时散热差,容易引起电动机高温,甚至出现高温退磁现象。
4、电机转子先天性温度高:由于主机阳转子与永磁电动机转子采用一体轴,主机正常运行时,排气温度80℃左右,高温时排气温度100℃甚至更高,那么主机运行时的温度会通过直联轴热传导到永磁电机转子,转子温度传递给电机机壳。
5、防护等级低:仅为IP23(2指的是直径小于12mm的固体异物可以轻松进入永磁电动机,3指的是与铅垂线成60°以上的溅水就会对永磁电动机造成损害)。
6、开式结构,寿命低:IP23防护等级永磁电动机为了保证电动机良好散热,避免出现高温退磁甚至消磁现象,只能设计为开式结构,而空压机很多使用场合环境比较差,空气中粉尘多、环境潮湿甚至含腐蚀性气体等情况很容易导致电机使用寿命降低,尤其是含金属的粉尘进入电动机将会严重影响磁线的分布,降低电机效率,甚至直接报废。
另外变频器控制装置使空气压缩机在绝大部分时间处于加载状态,空气进口过滤器一直处于正向过滤的状态,当卸载时空气过滤器处于反向过滤的状态,变频器的使用,大大减少了过滤器的反向过滤的时间,延长了滤芯的使用寿命。
捷豹空压机(万州办事处)秉持在空气压缩机领域多年的制造经验,以不断创新为经营理念,始终为用户提供出色的空气压缩机解决方案。捷豹的活塞式空气压缩机、螺杆式空气压缩机、冷冻式干燥机、吸附式干燥机为客户提供多种出色的空气解决方案。
永磁变频空压机近两年来在空压机行业成为节能的代名词,甚至有些空压机厂家以“不用钱买的空压机”作广告宣传词来吸引用户的眼球。
当然,永磁电机节能,相对意义来讲,用同样的控制方法肯定比传统的异步电机高。节能的要点是80%的空压机处于变量负载状态,根据用气量的多少用变频调速来自动满足用户的需求,减少无用功的损耗。
但还有20%的场合是满压满负载,这种场合采用变频控制异步电机比直接启动还要耗能,因为变频器本身是IGBT以开关方式控制频率的高低,它本身有额定功率2~3%需损耗的。
所以,这种情况采用变频控制即使采用永磁电机节能效果也不会很明显。而目前国家标准考核空压机的能效等级还是以满压满负载时的比功率来执行的,只有高精度的螺杆机头配的电机及空压机合理的布局设计才能达到1级能效的比功率。所以很多采用变频控制的螺杆机很难达到1级能效等级。
因此,空压机节能评估应该因工况而定,而且考核依据尚未齐全,至少在变量工况考核概念较浅,没有《变频(变量)空压机技术条件》的标准来定性变频(永磁)空压较的能效水平。而目前市场上永磁空压机有两种方式选择,一种是比较热销的一体机式,一种是分体直连式。下面介绍下它们的利与弊。
划空压机一体的利与弊
螺杆空压机与电机的结构原理是将螺杆机头的阳转子的轴伸出机头跟电机的转子形成同轴连接。然后电机的定子与机壳固定在螺杆机头的壳体上,形成电机与机头的一体化。通过转子上的自带风叶经电机绕组与机壳的通风槽冷却定子。
这种结构在很多机电设备场合是一种创新和发展的趋势,比如空调压缩机、电梯曳引机、电动葫芦等,所以受到很多用户的**与青睐。空压机螺杆一体机由于体积小、结构简单、系统效率高、价格较低等优点在市场上开始盛行。
但从电机角度看此设计弊端很多,潜在风险较大。
主要问题如下:
电机温度过高:由于油冷机头特点工作温度要到达65~80度之间,所以电机与机头直联轴的温度传递给电机永磁转子,机体温度传递给电机机壳,这样实际电机工作环境温度达到了65度左右。一般电机设计合理温升高为80K,那么高电机绕组温度可能在145度,按38UH的磁钢退磁(开发式可逆退磁)实验,80度时退磁率为2%;100度5%;120度为7%;150度为12%。
说明温度越高磁通越低,而磁钢的磁通量与电机效率相关,也就是电机温度越率越低,反电动势越小,变频器给定电压越低。电机电流越大,绕组温升越高电阻越大,定子铜损耗越大。效率再次下降,所以一体机在满压大流量时实际效率达不到设计值。举具体例说明一体机效率的下降:
假设一体机工作环境温度为70度,分体机电机环境温度为30度,并且假设两种情况下电机实际运行时的温升均为50度,电机有相同的电磁设计方案,电机的负载相同。一体机的工作温度为120度,分体机为80度。则前者工作时的电阻将比后者高出约12.7%,铜损耗亦高出约12.7%;
分体机的工作温度为假设电机按直轴电流为零的控制方式;120度与80度时磁钢退磁率分别为7%和2%。为此,电机拖动相同的负载时前者的定子电流将比后者高出约5.38%,为此电机的铜损耗将高出11.0%。
合计铜损耗一体机将体机高出约25.1%。以永磁同步电机中铜损耗占三分之一计,一般一体机设计效率为94%左右,在120度工作时效率约下降为93.5%左右,(TYB系列在97%左右)所以相对效率相差3.5%。
另外,永磁电机怕的是退磁,而退磁是磁钢决定的,磁钢怕的是温度高,在长时间高温下顽固性退磁(不可逆)风险越大,常规设计值在15年退磁率是不大于3%。由于我国钕铁硼技术是近几年发展起来的,对长期高温下的寿命无从验证,在电机行业磁钢退磁而失效的案例很多,油田、纺机等等。
* 防护等级IP23:由于温度关系所以只能设计成开式电机,空压机很多使用场合比较差,风尘、潮气、盐雾等腐蚀性气体导致其使用寿命低。
* 机体故障率高:由于一体机转子直接安装在螺杆转子上,螺杆电机转子侧的轴承要承受力比原来大2倍以上的负荷,所以电机侧的轴承及油封比原来寿命降低2倍以上。
* 维修保养麻烦:因为永磁电机转子是永磁体,在机头维修保养时一定要先拆电机才能拆机头,而永磁转子具有强大的吸引力,取出需工具,且人员要求性很强,不然很容易造成事故。
* 束缚制造商的选择:由于螺杆机头的质量好坏、比功率的大小及机头的选型多存在很大的差异,所以机头是空压机的核心,选择的机头及的电机才能达到的比功率及可靠性,所以任何一家空压机制造商都以选择零部件来打造自己的产品,这样才会体现制造商的质量水平,提高产品可靠性打造企业。
以上劣势使得螺杆一体机存在很大的潜在风险,须待改进。
所以传统机头与单电机直联才是可靠的方案,但需要有可靠的永磁电机。
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