吸附冷凝冷却水泵的永磁电机节能改造分析

吸附冷凝冷却水泵 的永磁电机节能改造分析

郭建斌

唐山三友集团远达化纤有限公司电仪一车间

摘要：为了响应公司全员攻关节能降耗号召，根据公司设备使用现状，现公司大部分使用的是耗电较大、效率不高的Y系列普通交流异步电动机，因此提高设备的运行效率、降低耗能，实现节能增效是有着重要意义的。本文通过从稀土永磁电动机和普通交流异步电动因结构上的不同，介绍了稀土永磁电动机节能的机理及特点及通过在我公司二期吸附的冷凝冷却水泵改用稀土永磁电动机所测试的数据分析得出改造能够节能创效的结论。

关键词：永磁电动机 节能 异步电动机 冷凝冷却水泵

引言：近年来我国电机能效水平逐步提高，但总体能效水平仍然很低，从国际看，面对资源趋紧的发展环境，全球主要发达国家，都把提高电机能效作为重要的节能措施。依据河北省电机能效提升计划（2013－2015年）为推动高效电机开发和推广应用，促进电机产业升级，全面提高电机能效水平，结合我公司的高能耗电机应用情况，分析应用稀土永磁电动机的节能效果。

1，稀土永磁电动机节能的机理及特点分析

上世纪70年代随着稀土永磁材料的发展，利用稀土永磁体充磁后能够产生永久磁场而产生了稀土永磁电动机并得到了快速发展，稀土永磁电动机的定子结构与普通的交流异步电动机是一样的，稀土永磁电动机转子上安装稀土永磁体磁极，这是与普通异步电动机转子结构不相同的。由于稀土永磁电动机与普通异步电动机结构上的不同，稀土永磁电动机具有独特的节能效果：①，普通的交流异步电动机定子产生的旋转磁场会在转子中感应出感应电流，会有电磁转矩产生，转子会在低于同步速的转速旋转，因此叫做交流异步电机。而永磁电动机转子有永磁铁产生的固定磁场与定子旋转磁场相互作用，使转子能以同步速转动，转子没有感应电流，因此永磁电动机不用从电网吸收无功电流，转子上没有铁耗也没有无铜耗，所以永磁电动机在很宽的负载范围内能保持接近于1的功率因数（>0.95以上），永磁电动机效率达92～96%，比同容量的普通异步电机效率提高2～8%左右，力能指标（ηXcosΦ ）提高18%左右。由于永磁电动机不需要无功电流所以在相同负载下永磁电动机的电流比普通异步电动机电流小10～15%以上。如下表（-）是一组55KW稀土永磁电动机和普通交流异步电动机性能参数的比较：

表（-）

上表中稀土永磁电动机和普通异步电动机都是55KW，普通异步电动机的额定电流是103 A，而稀土永磁电动机的额定电流90.9A，比普通异步电动机的额定电流小了12.1A即小了11.74%，同时稀土永磁电动机功率因数0.96比普通异步电动机功率因数0.87高很多，说明稀土永磁电动机比普通异步电动机无功的消耗明显减少，稀土永磁电动机比普通异步电动机的效率高出3个百分点，稀土永磁电动机的节能方面优势是显而易见的。

②，永磁电动机效率高，同时高效区也宽，永磁电动机在25%-

100%额定转速时，其效率可达到95%-97%，而普通的交流异步电动机在70%-100%额定转速时，效率只有88%，当转速低于70%额定转速时，效率会急剧下降。3，由于永磁电动机不需要无功电流，可以减少变压器及供电线路的损耗。

2，二期吸附的冷凝冷却水泵改用稀土永磁电动机所测试的数据分析

我公司二期吸附的冷凝冷却水泵共有5台，用八线吸附的有P332A、P332B、P332C为两开一备，用于九线吸附的有P432A、P432B为一开一备。5台电机都是55KW，型号为Y2－250M－4，额定电压为380V，额定电流为103A，具体的参数见下表(二）：

表(二）：Y2－250M－4型异步电动机的铭牌参数：

我们将P332A冷凝冷却水泵电机改造成稀土永磁电机进行测试，分析二期吸附的5台冷凝冷却水泵改造成稀土永磁电机后的节能情况。P332A冷凝冷却水泵电机改成的稀土永磁电机的型号为TYCX250M-4，额定功率55KW，额定电压为380V，额定电流为90.9A，具体的参数见下表（三）：

表（三）TYCX250M-4型稀土永磁电动机的铭牌参数：

因为原来的异步电动机Y2－250M－4电机和TYCX250M-4的稀土永磁电机的安装尺寸是一致的，可以直接用稀土永磁电机替换下原来的异步电动机，不用做其他改动，所以改装起来也很方便，这也是稀土永磁电机本身的一种优势。

我们的测试方案是保持工艺条件不变的情况下，测试P332A冷凝冷却水泵电机替换成稀土永磁电机前后一定时间段内其原普通异步电机Y2－250M－4/55KW和稀土永磁电机TYCX250M-4/KW的一些参数数据 。保持工艺条件不变的情况下我们在P332A冷凝冷却水泵电机替换成稀土永磁电机前测试记录了Y2－250M－4电机运行30分钟的各参数的数据如下表（四）：

表（四）异步电动机Y2－250M－4实际测试数据：

保持同样的工艺条件的情况下，我们在P332A冷凝冷却水泵电机替换成稀土永磁电机后测试记录了TYCX250M-4稀土永磁电机运行30分钟的各参数的数据如下表（五）：

表（五）TYCX250M-4稀土永磁电机实际测试数据：

经过测试数据对比换成稀土永磁电机后工作电流减少了19.1A，降低了22.1%，功率因数升高了15%，有功功率降低了9%，30分钟有功电能消耗减少了2.41 Kwh。所以1台冷凝冷却水泵电机替换成55KW稀土永磁电机后每年节省电量可做如下计算2.41*2*8000（每年按运行8000小时计算）=38560Kwh。

2. 二期吸附冷凝冷却水泵换成稀土永磁电机的节能分析

二期吸附冷凝冷却水泵电机一共五台，三台运行两台备用，3台年节电量：38560*3 = 115680 Kwh，每年年节电费用： 115680 *0.75=86760元，若5台冷凝冷却水泵电机全部替换成稀土永磁电机（每台55kw稀土永磁电机价格按27500计算，原三相异步电动机价格按7000计算）共需137500元。

即折旧费用为:27500*5*0.95*14=9330元/年。

投资回报期:(27500-7000)*5/(86760-9330)=1.32年。

结束语：通过对交流异步电动机和稀土永磁电动机性能数据比较分析，和对55KW交流异步电动机和稀土永磁电动机在P332A冷凝冷却水泵上现场测试，并对测试数据的分析，通过对投资和效益的计算，二期吸附冷凝冷却水泵永稀土磁电动机改造后每年可创效86760元，1.32年就可收回成本,效益是挺可观的。所以吸附冷凝冷却水泵的稀土永磁电机改造后节能效果是很明显的。我公司还有很多类似吸附冷凝冷却水泵这样的设备，可以进行推广应用稀土永磁电动机创造更大的效益。随着稀土永磁电动机应用越来越多，电机负载的功率因数也会越来越高，电容补偿装置的利用率也越来越低，可以随着功率因数也会越来越高把电容补偿装置逐步减少或取消，这样就可以减少了电容补偿装置的采购费用，降低了维护费用，同时功率因数也会越来越高无功电流的减少也降低了供电线路的电能消耗和变压器等供电设备的电能消耗。所以说应用稀土永磁电机总的节能作用还是挺大的。

参考文献：

1.张坤、王蝶 稀土永磁同步电动机的节能应用 《科技创新及应用》 2013年025期

2. 祁志生 、何翀 、何志伟 通风机应用稀土永磁同步电动机的节能研究和技术分析 《通用机械》 2010年002期

3，陈进华 稀土永磁电机发展与应用 《硅谷》 2015年03期

作者简介： 郭建斌，男，1969.9出生，汉族，毕业于河北机电院自动化工程系电气技术专业，就职于唐山三友集团远达化纤有限公司电仪一车间，职位电气主任工程师 职称高级工程师，主要从事电气设备维护维修及技术管理工作。

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