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千万别被厂家忽悠了!永磁变频空压机没那么厉害!

   千万别被厂家忽悠了!永磁变频空压机没那么厉害!

     

  进入2016年,螺杆空压机领域也是一片红海,工频机满大街都是,拼价格大家都已经几乎无利可图了,所以各个有能力的有进取心的厂家,开始回归初心,不创新、不研发只有死路一条了。于是接下来的事情大家都看到了,永磁变频、双极压缩、双极永磁、一体机如雨后春笋般涌现出来,大家都觉得似乎抓住了救命稻草一样。于是乎永磁变频技术的“革命性”技术似乎成为大家争相宣传的对象,永磁变频机真的那么厉害么?本文拟给广大使用厂家一个中肯的解答!

问题1:真的向某些厂家宣传的那样节能达到35%?

下图的某厂家宣传的文章截图,来自豆瓣网:

 大家都看到了,如果按照文章所说的,节能多少取决于“节能的多少决定于空气压缩机的工作工况和变频器的参数的设定。其中最大的因素是空气压缩机的工作工况,当客户的用气状况起伏大,其节能的效果就越好,最直接的数据是空载时的时间占全部工作时间的比例 ”。这样的观点有道理,但是大家都清楚,没有哪个客户会选择和实际工况出入较大的空压机,例如客户的耗气量是5立方每分钟,他却选择10立方每分钟的空压机,这几乎是不可能的。他们这样宣传是基于下列原因,就是客户选择空压机的时候,不会选择和实际情况完全一致的空压机,总是留出10%左右的余量,这是符合实际情况的,但是你不能夸大,客户不可能都是傻瓜。所以从这一点上,永磁能省10%-35%的电量,就是夸大了效果了。

实际上目前为止,我国对于机械的能耗还是采用满负荷的比功率来衡量的。只有高精度的螺杆机头配高效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(即使是一体机也没有一家公司能承诺)。有些空压机厂家甚至以“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。但是前提是空压机处于较大变量负载状态,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。

问题2:永磁变频机确实能节约维护成本么?

请先看某厂家的宣传语截图:


我们知道空压机是一个机器,机器的寿命和软硬件却有一定的关系,但是起着决定作用的是机器的结构和整体的优化。我们可以说变频机都具有降低电气冲击、降低转速等作用,永磁变频也具备这些优点。不过主机才是节能的“核心”,主机的型线、设计结构,表面光洁度等等机械性能,是空压机节能的主要部件,靠电器部分是不能大幅降低成本的。不过永磁机有一种是一体式永磁变频,因为没有轴承,节约了电机的两对摩擦机械副,看似有助于节约能源,但实际上也有很大弊端,我们在后面还要详述。

问题3:永磁变频一体机是否真的能“大幅度节能”?

这个问题回答起来有一点难度,因为一体式永磁变频机,确实做到了节省机械摩擦,原理上是对的。但是这只是问题的一方面,因为一体,就意味着电机的温度和主机达到一致,但是这也是永磁机的软肋所在,温度太高,不但对永磁体有影响,也对节能造成了影响,这是用户不知道的,也是厂家不会告诉你的原因。下面说下永磁一体机的利与弊。

  按图所示,螺杆空压机与电机的结构原理是将螺杆机头的阳转子③的轴伸出机头跟电机的转子②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好评与青睐。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。但从电机专业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最高为80K,那么最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)实验证明,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,也就是电机温度越高效率越低,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:

  1、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%;

  2、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%。

  3、合计铜损耗一体机将比分体机高出约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,永磁电机最怕的是退磁,而退磁是磁钢决定的,磁钢最怕的是温度高,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,取出需专用工具,且人员要求专业性很强,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,选择优质的机头及高效的电机才能达到优秀的比功率及可靠性,所以任何一家品牌空压机制造商都以选择优质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品牌。

  以上五大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最可靠的方案,但需要有可靠的永磁电机。

     综上所述,永磁变频螺杆空压机,在实际的应用中还有待于优化,从目前来看,永磁机取代工频机,还需要一段路要走,要继续改进,永磁机才有出路!