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永磁一體螺桿空壓機(jī)主機(jī)技術(shù)應(yīng)用介紹

2022-01-17 16:09:04
復(fù)盛空壓機(jī)使用永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺桿空壓主機(jī),已經(jīng)在市場上普遍得到應(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,對于永磁一體機(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。通潤作為國內(nèi)永磁一體主機(jī)的首個(gè)生產(chǎn)廠家,針對大家關(guān)心的諸多問題,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)傳遞到電機(jī)側(cè),導(dǎo)致電機(jī)散熱差、溫升高。對于此類觀點(diǎn),依據(jù)本公司實(shí)際的設(shè)計(jì)與應(yīng)用狀況。

首先,電機(jī)溫升主要依賴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)過了詳細(xì)的測試確認(rèn),不同于市場上運(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。對于直接將市場上通用型永磁電機(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,即使在溫度平衡條件下,電機(jī)端的外殼溫度也不過在40℃左右。   

其次,對于螺桿主機(jī)本身,其壓縮空氣從吸氣端到排氣端,是一個(gè)壓力逐步增大的過程,相應(yīng)的溫度也是一個(gè)逐步遞增的過程。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)超過此值。

2、空壓機(jī)防護(hù)等級問題

螺桿空壓機(jī)應(yīng)用于比較廣泛的場合,有些應(yīng)用場合環(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,對于IP23防護(hù)等級的一體式螺桿主機(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,導(dǎo)致電機(jī)無法運(yùn)行。所以,針對特定的使用場合,本公司也設(shè)計(jì)了相應(yīng)的產(chǎn)品,推出IP54防護(hù)等級的一體式螺桿主機(jī),該結(jié)構(gòu)完全將冷卻風(fēng)道移至電機(jī)外部,與市場上的IP54電機(jī)冷卻方式類同,但同時(shí)又秉承了本公司一體式螺桿主機(jī)無軸承結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)勢。

空壓機(jī)

3、永磁變頻空壓機(jī)一體機(jī)的維修保養(yǎng)問題
對于永磁同步驅(qū)動(dòng)的螺桿主機(jī),其電機(jī)沒有軸承,在節(jié)約了2個(gè)點(diǎn)的效率損失的同時(shí),結(jié)構(gòu)上更加簡單。
對于一臺(tái)常規(guī)結(jié)構(gòu)的電機(jī),產(chǎn)生維修概率的通常是電機(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),沒有此類問題的維修考慮,趨于免維護(hù),更加的綠色環(huán)保。對于永磁電機(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)子的拆裝非常簡單方便。
4、永磁一體機(jī)與控制的匹配問題
永磁驅(qū)動(dòng)一體式螺桿主機(jī),在使用過程中,與控制的匹配經(jīng)歷了選擇、磨合及相互調(diào)整,達(dá)到了比較理想的匹配。當(dāng)前的市場是一個(gè)性能與成本同等競爭的環(huán)境,單一的追求性能或單一的追求低價(jià),是無法俘獲用戶的青睞?;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)接替代目前市場上的皮帶機(jī),避免了皮帶結(jié)構(gòu)帶來的一系列缺陷,如效率損失,節(jié)能約1-2%、皮帶壽命差,皮帶結(jié)構(gòu)帶來的軸向力等。雖然螺桿一體機(jī)運(yùn)行噪音相對于低速略高,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)競爭日趨激烈,對于永磁電機(jī)用變頻器功率選擇,希望也能實(shí)現(xiàn)與電機(jī)同檔。對于這樣的要求,變頻器廠家也在努力調(diào)整應(yīng)對,但就這樣的要求,我們認(rèn)為存在以下問題需要考慮。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)器安裝到客戶使用現(xiàn)場后,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滿足,電流的長時(shí)間增加,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,由于電壓沒有上升空間,只能通過電流的增加來實(shí)現(xiàn),也會(huì)出現(xiàn)變頻器保護(hù)情況。在這里需要說明的一點(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。對于永磁電機(jī),轉(zhuǎn)矩大致可以線性地對應(yīng)到電流,所以當(dāng)出現(xiàn)濾網(wǎng)的壓差過高時(shí),對于同檔配置變頻器的情況,可能會(huì)出現(xiàn)因電流過高出現(xiàn)變頻器保護(hù),而該故障是無法通過降低轉(zhuǎn)速來解決的。 

螺桿空壓機(jī)

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