【壓縮機網】摘要：針對永磁一體螺桿空壓主機在市場應用中，遇到的問題和大家一致關心的技術問題進行探討。
　　關鍵詞：空壓 螺桿 永磁 溫升

　　引言
　　近幾年，永磁電機驅動的螺桿空壓主機，已經在市場上普遍得到應用，特別是一體式的永磁驅動螺桿主機，更是以其節能顯著、體積小易于布置等優點得到客戶的普遍認可。隨著永磁一體螺桿機的廣泛應用，更多的永磁電機廠家也先后進入這個市場，對于永磁一體機與永磁驅動兩體聯軸方式的適宜性討論，持久而熱烈。通潤作為國內永磁一體主機的s*個生產廠家，針對大家關心的諸多問題，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。業內很多人，提出了一體機電機溫升的質疑，認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，導致電機散熱差、溫升高。對于此類觀點，依據本公司實際的設計與應用狀況，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，是針對一體式結構和空壓行業的運行工況進行的特殊設計，如充裕的服務系數考慮，并經過了詳細的測試確認，不同于市場上運用的通用型永磁電機設計，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、轉子直接安裝在螺桿機頭端部的組裝方式，建議進行比較詳盡的測試，以確認該永磁電機是否適合空壓機特定的結構和工況。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機一般設定在大約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超過此值。
　　圖3為一臺螺桿單機頭產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，業內某些電機公司對該結構提出溫升高及永磁體的退磁問題，只是自己的臆斷，根本是沒有依據的討論。

　　2、防護等級問題
　　螺桿壓縮機應用于比較廣泛的場合，有些應用場合環境比較差，環境中粉塵、雜質比較多。如果螺桿空壓機自身的防護做的不到位，對于IP23防護等級的一體式螺桿主機，在吸風冷卻時，粉塵、雜質等容易隨著冷卻風進入電機內部，帶磁性的粉塵或雜質會吸附在永磁電機的轉子表面，累積到一定程度，會堵塞氣隙，z*終導致電機無法運行。所以，針對特定的使用場合，本公司也設計了相應的產品，推出IP54防護等級的一體式螺桿主機，如圖4所示。

 

　　該結構完全將冷卻風道移至電機外部，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構的特點優勢。
　　3、永磁一體機的維修保養問題
　　對于永磁同步驅動的螺桿主機，其電機沒有軸承，在節約了2個點的效率損失的同時，結構上更加簡單。
　　對于一臺常規結構的電機，產生維修概率z*高的通常是電機軸承。從這一點分析看，永磁電機驅動的一體式螺桿機，沒有此類問題的維修考慮，趨于免維護，更加的綠色環保。對于永磁電機定轉子的更換，在一體式螺桿主機設計時，進行了充分考慮，拆卸方式非常簡單，易于操作，如圖5圖6所示。

 

 
 

　　本公司的永磁驅動一體式螺桿主機，其后端蓋子為一種專利結構。在設計時，考慮了兩種因素，其一是采用隔磁材料制作，在轉子通過時，與轉子不產生磁力影響；其二是尺寸設計，控制在轉子脫離配合主軸時，該后蓋充分起到導向保持作用。在以上兩種考慮下，永磁轉子的拆裝非常簡單方便。
　　4、永磁一體機與控制的匹配問題
　　永磁驅動一體式螺桿主機，在使用過程中，與控制的匹配經歷了選擇、磨合及相互調整，z*終達到了比較理想的匹配。當前的市場是一個性能與成本同等競爭的環境，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。基于筆者所在公司的使用經驗，做以下兩方面的話題探討。
　　其一是轉速的選擇：對于一體式螺桿主機，基于其調頻的控制因素、電機的無軸承結構因素，在電機轉速的設計上具備了更寬的選擇，各大廠家對于設計轉速高和設計轉速低，各執一詞。設計高轉速，從電機設計角度，可以獲得更高的電機效率，從使用角度，采用直驅聯接替代目前市場上的皮帶機，避免了皮帶結構帶來的一系列缺陷，如效率損失，節能約1-2%、皮帶壽命差，皮帶結構帶來的軸向力等。雖然螺桿一體機運行噪音相對于低速略高，但只要空壓機系統能做良好的隔音措施，影響并不大。設計低轉速，從電機的震動與噪音角度，應該比較低，但其缺陷主要是需要較大的機頭實現同等排氣量；
　　其二是控制系統的選擇：目前空壓機行業競爭日趨激烈，對于永磁電機用變頻器功率選擇，希望也能實現與電機同檔。對于這樣的要求，變頻器廠家也在努力調整應對，但就這樣的要求，我們認為存在以下問題需要考慮。假設，一臺37kW的永磁電機驅動的空壓機，依據如下公式分析。在設計時，假設電壓取值為340V，設計的額定電流為74A，小于37kW變頻器的電流允許值，實現了同檔匹配的目的，但該機器安裝到客戶使用現場后，可能會出現如下情況。一種狀況：如該使用企業在用電高峰期，電網出現下差浮動，電機輸入電壓降低，要繼續維持37kW的輸出，只能采用提升電流來滿足，電流的長時間增加，z*終導致變頻器保護，空壓機不能正常工作；另外一種狀況：當該空壓機使用了較長時間后，濾網壓差變大，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，也會出現變頻器保護情況。在這里需要說明的一點，空壓機的使用是壓力恒定，而壓力體現在電機驅動上，為恒轉矩輸出。對于永磁電機，轉矩大致可以線性地對應到電流，所以當出現濾網的壓差過高時，對于同檔配置變頻器的情況，可能會出現因電流過高出現變頻器保護，而該故障是無法通過降低轉速來解決的。

　　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，依據變頻器不同，在電網電壓為380V時，該電壓通常在340V-350V。該值不是恒定值，還受電網浮動的影響，按照國家電網標準，電網允許下浮動7%，可能該電壓值會更低；
　　I——額定電流，A；
　　cosψ——功率因數，永磁電機的功率因數較高，通常在0.95-1；
　　η——電機效率。
　　5、期望
　　永磁電機驅動的一體式螺桿主機，綠色、環保、節能，順應市場客戶的需要，是一種產品發展的進步。在其進入市場的過程中，大家應給予其更多的理解和期待，使其得到更好發展，走的更遠。

 

來源：蘇州通潤驅動設備股份有限公司 房文娜 秦波 周衛 瞿葉勝