【壓縮機網(wǎng)】摘要：針對永磁一體螺桿空壓主機在市場應(yīng)用中，遇到的問題和大家一致關(guān)心的技術(shù)問題進(jìn)行探討。
　　關(guān)鍵詞：空壓 螺桿 永磁 溫升

　　引言
　　近幾年，永磁電機驅(qū)動的螺桿空壓主機，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)動螺桿主機，更是以其節(jié)能顯著、體積小易于布置等優(yōu)點得到客戶的普遍認(rèn)可。隨著永磁一體螺桿機的廣泛應(yīng)用，更多的永磁電機廠家也先后進(jìn)入這個市場，對于永磁一體機與永磁驅(qū)動兩體聯(lián)軸方式的適宜性討論，持久而熱烈。通潤作為國內(nèi)永磁一體主機的s*個生產(chǎn)廠家，針對大家關(guān)心的諸多問題，提供我們自己的觀點，供大家討論與參考。

　　正文
　　1、一體機設(shè)計中的電機溫升問題
　　目前的一體式螺桿主機，電機直接安裝在螺桿機頭的吸氣伸軸端。業(yè)內(nèi)很多人，提出了一體機電機溫升的質(zhì)疑，認(rèn)為電機直接與螺桿機頭做成一體，螺桿機頭的溫度會傳遞到電機側(cè)，導(dǎo)致電機散熱差、溫升高。對于此類觀點，依據(jù)本公司實際的設(shè)計與應(yīng)用狀況，做如下幾點說明：
　　s*先，電機溫升主要依賴于特定工況下的電機設(shè)計，筆者所在公司的一體式螺桿主機用永磁電機，是針對一體式結(jié)構(gòu)和空壓行業(yè)的運行工況進(jìn)行的特殊設(shè)計，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)，不同于市場上運用的通用型永磁電機設(shè)計，實際運行時電機溫升狀況良好。對于直接將市場上通用型永磁電機的定、轉(zhuǎn)子直接安裝在螺桿機頭端部的組裝方式，建議進(jìn)行比較詳盡的測試，以確認(rèn)該永磁電機是否適合空壓機特定的結(jié)構(gòu)和工況。圖1為一臺一體式螺桿主機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，電機端的外殼溫度也不過在40℃左右。

 

　　其次，對于螺桿主機本身，其壓縮空氣從吸氣端到排氣端，是一個壓力逐步增大的過程，相應(yīng)的溫度也是一個逐步遞增的過程。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，所以電機端的溫度不應(yīng)超過此值。
　　圖3為一臺螺桿單機頭產(chǎn)品在溫升平衡情況下的溫度分布情況，排氣端z*高溫度74.8℃，而電機端的z*高溫度也僅有60℃左右。
　　綜合以上分析可以看出，永磁電機直接安裝在螺桿機器的吸氣伸軸端，螺桿自身的溫升對電機的溫度影響并不大。所以，業(yè)內(nèi)某些電機公司對該結(jié)構(gòu)提出溫升高及永磁體的退磁問題，只是自己的臆斷，根本是沒有依據(jù)的討論。

　　2、防護(hù)等級問題
　　螺桿壓縮機應(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，在吸風(fēng)冷卻時，粉塵、雜質(zhì)等容易隨著冷卻風(fēng)進(jìn)入電機內(nèi)部，帶磁性的粉塵或雜質(zhì)會吸附在永磁電機的轉(zhuǎn)子表面，累積到一定程度，會堵塞氣隙，z*終導(dǎo)致電機無法運行。所以，針對特定的使用場合，本公司也設(shè)計了相應(yīng)的產(chǎn)品，推出IP54防護(hù)等級的一體式螺桿主機，如圖4所示。

 

　　該結(jié)構(gòu)完全將冷卻風(fēng)道移至電機外部，與市場上的IP54電機冷卻方式類同，但同時又秉承了本公司一體式螺桿主機無軸承結(jié)構(gòu)的特點優(yōu)勢。
　　3、永磁一體機的維修保養(yǎng)問題
　　對于永磁同步驅(qū)動的螺桿主機，其電機沒有軸承，在節(jié)約了2個點的效率損失的同時，結(jié)構(gòu)上更加簡單。
　　對于一臺常規(guī)結(jié)構(gòu)的電機，產(chǎn)生維修概率z*高的通常是電機軸承。從這一點分析看，永磁電機驅(qū)動的一體式螺桿機，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。對于永磁電機定轉(zhuǎn)子的更換，在一體式螺桿主機設(shè)計時，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)動一體式螺桿主機，其后端蓋子為一種專利結(jié)構(gòu)。在設(shè)計時，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，與轉(zhuǎn)子不產(chǎn)生磁力影響；其二是尺寸設(shè)計，控制在轉(zhuǎn)子脫離配合主軸時，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、永磁一體機與控制的匹配問題
　　永磁驅(qū)動一體式螺桿主機，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，z*終達(dá)到了比較理想的匹配。當(dāng)前的市場是一個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，是無法俘獲用戶的青睞?；诠P者所在公司的使用經(jīng)驗，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，基于其調(diào)頻的控制因素、電機的無軸承結(jié)構(gòu)因素，在電機轉(zhuǎn)速的設(shè)計上具備了更寬的選擇，各大廠家對于設(shè)計轉(zhuǎn)速高和設(shè)計轉(zhuǎn)速低，各執(zhí)一詞。設(shè)計高轉(zhuǎn)速，從電機設(shè)計角度，可以獲得更高的電機效率，從使用角度，采用直驅(qū)聯(lián)接替代目前市場上的皮帶機，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。雖然螺桿一體機運行噪音相對于低速略高，但只要空壓機系統(tǒng)能做良好的隔音措施，影響并不大。設(shè)計低轉(zhuǎn)速，從電機的震動與噪音角度，應(yīng)該比較低，但其缺陷主要是需要較大的機頭實現(xiàn)同等排氣量；
　　其二是控制系統(tǒng)的選擇：目前空壓機行業(yè)競爭日趨激烈，對于永磁電機用變頻器功率選擇，希望也能實現(xiàn)與電機同檔。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37kW的永磁電機驅(qū)動的空壓機，依據(jù)如下公式分析。在設(shè)計時，假設(shè)電壓取值為340V，設(shè)計的額定電流為74A，小于37kW變頻器的電流允許值，實現(xiàn)了同檔匹配的目的，但該機器安裝到客戶使用現(xiàn)場后，可能會出現(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，電機輸入電壓降低，要繼續(xù)維持37kW的輸出，只能采用提升電流來滿足，電流的長時間增加，z*終導(dǎo)致變頻器保護(hù)，空壓機不能正常工作；另外一種狀況：當(dāng)該空壓機使用了較長時間后，濾網(wǎng)壓差變大，提供同等空氣用量的情況下，電機功率增大，由于電壓沒有上升空間，只能通過電流的增加來實現(xiàn)，也會出現(xiàn)變頻器保護(hù)情況。在這里需要說明的一點，空壓機的使用是壓力恒定，而壓力體現(xiàn)在電機驅(qū)動上，為恒轉(zhuǎn)矩輸出。對于永磁電機，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，對于同檔配置變頻器的情況，可能會出現(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。

　　其中P——額定功率；37kW；
　　U——電機輸入線電壓，由于變頻器存在壓降，依據(jù)變頻器不同，在電網(wǎng)電壓為380V時，該電壓通常在340V-350V。該值不是恒定值，還受電網(wǎng)浮動的影響，按照國家電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，電網(wǎng)允許下浮動7%，可能該電壓值會更低；
　　I——額定電流，A；
　　cosψ——功率因數(shù)，永磁電機的功率因數(shù)較高，通常在0.95-1；
　　η——電機效率。
　　5、期望
　　永磁電機驅(qū)動的一體式螺桿主機，綠色、環(huán)保、節(jié)能，順應(yīng)市場客戶的需要，是一種產(chǎn)品發(fā)展的進(jìn)步。在其進(jìn)入市場的過程中，大家應(yīng)給予其更多的理解和期待，使其得到更好發(fā)展，走的更遠(yuǎn)。

 

來源：蘇州通潤驅(qū)動設(shè)備股份有限公司 房文娜 秦波 周衛(wèi) 瞿葉勝