球磨機(jī)改造用高效節(jié)能永磁電機(jī)項(xiàng)目可行性論證報(bào)告

球磨機(jī)改造用高效節(jié)能永磁電機(jī)可行性研究報(bào)告

目錄1項(xiàng)目背景 22低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)的節(jié)能原理 43改造方案 73.1系統(tǒng)改造思路示意 73.2優(yōu)勢(shì)分析 104球磨機(jī)用永磁電機(jī)節(jié)能分析 115總結(jié) 12附件1我國(guó)高效永磁同步電機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀 131項(xiàng)目背景《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020）》中，“三、重點(diǎn)領(lǐng)域及其優(yōu)先主題：5.制造業(yè)：（26）基礎(chǔ)件和通用部件；和1.能源：（1）工業(yè)節(jié)能”兩個(gè)主題提出。電機(jī)及其控制系統(tǒng)是各種機(jī)械裝備中最關(guān)鍵的部件，對(duì)機(jī)械裝備的效率、性能、成本、可靠性以及壽命等都有著舉足輕重的作用。世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐的加快，增加了人們對(duì)能源的需求，能源問(wèn)題已經(jīng)成為影響各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的戰(zhàn)略性問(wèn)題。本著我國(guó)“開(kāi)發(fā)與節(jié)約并舉、節(jié)約優(yōu)先”的節(jié)能方針，我們要充分認(rèn)識(shí)到加強(qiáng)節(jié)能工作的重要性和緊迫性。圖1選礦廠球磨機(jī)現(xiàn)場(chǎng)工作照片電能是最主要的二次能源，也是最重要的節(jié)能對(duì)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)，“2003年我國(guó)各類(lèi)電動(dòng)機(jī)總裝機(jī)容量約為4.2億千瓦，其中異步電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)容量超過(guò)全國(guó)電動(dòng)機(jī)總裝機(jī)容量的85%，年耗電億萬(wàn)千瓦時(shí)以上，約占全國(guó)用電量的60%，運(yùn)行效率比國(guó)外先進(jìn)水平低10-20個(gè)百分點(diǎn)，相當(dāng)于每年浪費(fèi)電能約1500億千瓦時(shí)。2003年我國(guó)電動(dòng)機(jī)年產(chǎn)量約為4500萬(wàn)千瓦，平均效率比發(fā)達(dá)國(guó)家低2-3個(gè)百分點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)效率比發(fā)達(dá)國(guó)家低10-30個(gè)百分點(diǎn)，相當(dāng)于國(guó)際20世紀(jì)七、八十年代的水平?！睆纳鲜鰯?shù)據(jù)可以看出：一方面，我國(guó)目前電能浪費(fèi)問(wèn)題仍然嚴(yán)重，很大程度上歸因于占主體地位的工業(yè)用自電動(dòng)機(jī)的綜合運(yùn)行性能較差，電機(jī)效率不高；另一方面，也表明我國(guó)的電機(jī)發(fā)展仍有很大的潛力空間。因此，節(jié)能既是電機(jī)行業(yè)面臨的嚴(yán)峻課題，也是電機(jī)行業(yè)發(fā)展的新機(jī)遇。球磨機(jī)是選礦廠、加氣混凝土原料制備中最重要的設(shè)備，他用于鐵礦石、石灰、石膏、砂、礦渣等物料的粉磨。物料只有經(jīng)過(guò)粉磨并到要求細(xì)度后才能進(jìn)行充分混合相互作用，才能使制品達(dá)到強(qiáng)度，粉磨是加氣混凝土生產(chǎn)中的重要程序，粉磨過(guò)程耗電量大，球磨機(jī)一般是選礦廠或加氣混凝土工廠中電機(jī)容量最大的設(shè)備。球磨機(jī)由給料部、出料部、回轉(zhuǎn)部、傳動(dòng)部（減速機(jī)，小傳動(dòng)齒輪，電機(jī)，電控）等主要部分組成（如圖1所示）。其中傳動(dòng)部是電能損耗的主要的環(huán)節(jié)，也是節(jié)能增效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。低速大轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)系統(tǒng)一般是指轉(zhuǎn)速低于500r/min，額定輸出轉(zhuǎn)矩大于500N.m的傳動(dòng)系統(tǒng)。這樣的傳動(dòng)系統(tǒng)在許多工業(yè)傳動(dòng)領(lǐng)域中是常見(jiàn)的，球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，是典型的低速大轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)。除球磨機(jī)系統(tǒng)外，還包括電梯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、重型機(jī)床、礦山機(jī)械、石油機(jī)械以及建筑機(jī)械等。在這些要求低速傳動(dòng)的系統(tǒng)中，目前主要采用傳統(tǒng)的異步機(jī)－減速機(jī)的驅(qū)動(dòng)模式。這種驅(qū)動(dòng)模式的缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在：一方面，由于減速機(jī)齒輪等機(jī)械原因降低了系統(tǒng)的整體傳動(dòng)效率；另一方面，由于減速機(jī)的存在使傳動(dòng)系統(tǒng)的整體體積較大，或者說(shuō)系統(tǒng)的傳輸功率密度較低。顯然，傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模式己無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代驅(qū)動(dòng)的要求，存在著諸多理論和技術(shù)問(wèn)題有待解決。眾所周知，永磁電動(dòng)機(jī)采用永磁體勵(lì)磁，不需要無(wú)功勵(lì)磁電流，可以顯著提高功率因數(shù)，減小了定子電流和定子電阻損耗；而且在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)沒(méi)有轉(zhuǎn)子電阻損耗，進(jìn)而可以因總損耗降低而減小風(fēng)扇（小容量電機(jī)甚至可以去掉風(fēng)扇）和相應(yīng)的風(fēng)摩耗，從而使其效率和功率因數(shù)比同規(guī)格感應(yīng)電動(dòng)機(jī)高。而且在輕載時(shí)仍可保持較高的效率和功率因數(shù)，使輕載運(yùn)行時(shí)節(jié)能效果更為顯著。因此，永磁電動(dòng)機(jī)較容易做到高效率，即達(dá)到IE2級(jí)的效率值。如果進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用高性能硅鋼片和先進(jìn)工藝，在降低一個(gè)機(jī)座號(hào)或者縮短鐵心的情況下，可以達(dá)到超高效，即IE3級(jí)的效率值；在不降低機(jī)座號(hào)或適當(dāng)增加鐵心的情況下，部分規(guī)格有可能達(dá)到超超高效，即IE4級(jí)的效率值。同時(shí)，永磁電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩直驅(qū)運(yùn)行，這是異步機(jī)和直流機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，這種特性使得永磁電機(jī)在低速大轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用前景非常廣泛。2低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)的節(jié)能原理永磁同步電動(dòng)機(jī)與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比，不需要無(wú)功勵(lì)磁電流，可以顯著提高功率因數(shù)，減少了定子電流和定子損耗，而且在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)沒(méi)有轉(zhuǎn)子電阻損耗，進(jìn)而可以因總損耗降低而減少風(fēng)扇和相應(yīng)的風(fēng)摩損耗，從而使其效率比同規(guī)格感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可提高10～15個(gè)百分點(diǎn)。而且，永磁同步電動(dòng)機(jī)在25％～120％額定負(fù)載范圍內(nèi)均可保持較高的效率和功率因數(shù)，使輕載運(yùn)行時(shí)節(jié)能效果更為顯著。圖2泥漿泵用600KW低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電動(dòng)機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)，實(shí)現(xiàn)低速直驅(qū)并高效率運(yùn)行需解決如下關(guān)鍵技術(shù)。電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，其氣隙磁場(chǎng)的低次空間諧波和電樞繞組的低次電流時(shí)間諧波相互作用，會(huì)使電機(jī)的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生脈振，這種低頻脈振要在較長(zhǎng)的變加速起停過(guò)渡過(guò)程中實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)傳動(dòng)，顯然是難以勝任的；同時(shí)，因?yàn)槿∠藱C(jī)械減速機(jī)，會(huì)使機(jī)械系統(tǒng)的任何擾動(dòng)都直接作用在電機(jī)的軸上，同樣會(huì)給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性增加控制難度；由于，當(dāng)代國(guó)際先進(jìn)的電力電子變頻調(diào)速技術(shù)，均采用正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）式的輸出電壓波形，這種波形的輸出幾乎是一個(gè)理想的正弦波，這就要求電機(jī)電樞繞組的內(nèi)電勢(shì)波應(yīng)與之適應(yīng)，才能使電樞電流也為正弦波，消除由于電樞電流諧波引起的轉(zhuǎn)矩脈振問(wèn)題。從電磁感應(yīng)定律可知，要使電機(jī)內(nèi)電勢(shì)波形正弦，其實(shí)就是如何使產(chǎn)生內(nèi)電勢(shì)的磁場(chǎng)波形正弦化的問(wèn)題。從電機(jī)的基本理論可知，影響磁場(chǎng)波形的因素除電機(jī)設(shè)計(jì)的共同問(wèn)題外，對(duì)于永磁同步電動(dòng)機(jī)（PMSM）可主要可歸納為轉(zhuǎn)子永磁體結(jié)構(gòu)形式的選取；主磁極極弧系數(shù)的選擇；電樞繞組的排布方式和定子齒諧波影響的消除等四個(gè)方面。【1】轉(zhuǎn)子永磁體結(jié)構(gòu)形式的選取從SPWM電源與PMSM匹配運(yùn)行所組成的低速大扭矩驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最優(yōu)化觀點(diǎn)出發(fā)，為保證驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有足夠的線性調(diào)節(jié)范圍，SPWM變頻器額定輸出頻率應(yīng)盡可能高（一般取25Hz以上）；為降低變頻器的成本和損耗，要求變頻器的額定輸出電流要盡可能小。因此，電機(jī)在設(shè)計(jì)上要采用圖3的切向磁極結(jié)構(gòu)，每極激勵(lì)面積是相鄰兩個(gè)永磁體槽深方向面積之和?？梢钥朔较蚪Y(jié)構(gòu)在多極時(shí)的每極激勵(lì)面積不足的缺點(diǎn)，方便地根據(jù)需要通過(guò)調(diào)整永磁體槽深來(lái)選擇激勵(lì)面積的大小。圖3PMSM轉(zhuǎn)子切向結(jié)構(gòu)磁極的基本形式【2】主磁極極弧系數(shù)的選擇在同步電機(jī)的設(shè)計(jì)中，極弧系數(shù)的選取對(duì)電機(jī)電樞繞組內(nèi)電勢(shì)波形以及電機(jī)出力大小有著重要的影響。在低速大扭矩驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，采用PMSM的優(yōu)點(diǎn)之一是可以通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)臉O弧系數(shù)來(lái)消除某次諧波對(duì)電樞繞組內(nèi)電勢(shì)波形的影響。若通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整漏磁的大小和選擇合適的極弧系數(shù)，使氣隙磁密的波形呈準(zhǔn)梯形波分布?！?】電樞繞組的排布方式在一般的交流電機(jī)設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)電機(jī)定子繞組的分布和短距來(lái)消除諧波。但在采用了多極的低速中小型電機(jī)中，已經(jīng)不可能有足夠的電樞繞組槽，來(lái)供分布使用。采用整距集中繞組顯然對(duì)電樞繞組內(nèi)電勢(shì)波形正弦化不利。因此，采用分?jǐn)?shù)槽繞組幾乎是惟一的選擇。根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)基本理論，分?jǐn)?shù)槽繞組不但可以有效地消弱電樞繞組內(nèi)電勢(shì)中的高次諧波，而且對(duì)于低次的齒諧波同樣有消除作用。從提高繞組利用系數(shù)和消除主要低次諧波的觀點(diǎn)出發(fā)，分?jǐn)?shù)槽繞組的實(shí)際線圈跨距應(yīng)該采用（1）式取整短距的方法確定。（1）式中：Q——電樞繞組的槽數(shù)；P——電機(jī)極對(duì)數(shù)?！?】齒諧波影響的消除在低速大扭矩驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，氣隙齒諧波磁場(chǎng)對(duì)低頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響顯得尤為突出，必須盡量消除。在異步電動(dòng)機(jī)中，通常采用轉(zhuǎn)子斜槽的方法來(lái)消除齒諧波的影響。因此，只有采用定子斜槽的工藝。理論分析表明，斜一個(gè)定子槽就可以消除齒諧波。但考慮到PMSM的極弧系數(shù)一般較異步電動(dòng)機(jī)的小，磁極的邊緣效應(yīng)也要比異步電動(dòng)機(jī)的強(qiáng)，所以理想的斜槽數(shù)應(yīng)該是（2）式中：——定子槽兩端沿氣隙圓周扭轉(zhuǎn)的弧長(zhǎng)；——定子槽沿氣隙圓周的槽距弧長(zhǎng)；q——電樞繞組每極每相槽數(shù)。3改造方案3.1系統(tǒng)改造思路示意本次改造主要采用永磁電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)球磨機(jī)的小齒輪工作，這樣可大大提高工作效率和運(yùn)行成本，永磁電機(jī)可實(shí)現(xiàn)真正意義上的免維護(hù)。由于，永磁電機(jī)起動(dòng)后采用工頻電源供電即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，所以為了降低改造成本，本次改造建議采用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)多臺(tái)（據(jù)實(shí)際情況確定數(shù)量）電機(jī)起動(dòng)。電機(jī)起動(dòng)后將電機(jī)的端子引到電網(wǎng)上，在電網(wǎng)供電情況下，電機(jī)也可高效運(yùn)行，詳見(jiàn)圖6?！?】改造前球磨機(jī)系統(tǒng)示意圖選礦廠現(xiàn)有球磨機(jī)系統(tǒng)采用異步電機(jī)—減速機(jī)—小齒輪—大齒輪的模式驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)部（如圖4所示），由于異步機(jī)和減速機(jī)的效率非常低（分別為86%和88%左右，這個(gè)環(huán)節(jié)的效率為75%左右），并且存在著維護(hù)頻繁、漏油等系列問(wèn)題，嚴(yán)重影響選礦廠的生產(chǎn)成本與效益。圖4現(xiàn)選礦廠球磨機(jī)系統(tǒng)示意圖【2】改造后球磨機(jī)系統(tǒng)示意圖如圖5所示，為了提高傳動(dòng)環(huán)節(jié)的效率，本次改造方案，預(yù)采用低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電動(dòng)機(jī)（效率90%，較前者提高15%）直接驅(qū)動(dòng)小齒輪，帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。為了不影響生產(chǎn)周期，本次改造方案采用即換即用的原則，保證選礦廠的生產(chǎn)效益不受影響，圖6為低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)示意圖。圖5新型永磁同步電動(dòng)機(jī)球磨機(jī)系統(tǒng)示意圖圖6低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)示意圖【3】供電系統(tǒng)示意圖圖7控制系統(tǒng)采用一拖多的方式工作如圖7所示，改造后供電系統(tǒng)采用一拖多的方式，即可根據(jù)場(chǎng)區(qū)情況，可由一臺(tái)或兩臺(tái)變頻器或驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電機(jī)起動(dòng)。3.2優(yōu)勢(shì)分析表1新型永磁電機(jī)球磨機(jī)與常規(guī)球磨機(jī)主要性能比較。名稱(chēng)永磁電機(jī)球磨機(jī)異步機(jī)-減速機(jī)球磨機(jī)電機(jī)功率（KW）300370減速器無(wú)有起動(dòng)器變頻器一拖多水電阻傳動(dòng)系統(tǒng)效率>90％<75％功率因數(shù)>0.95<0.7維護(hù)頻率低或無(wú)高【1】異步電機(jī)-減速機(jī)的主要缺點(diǎn)表現(xiàn)在：系統(tǒng)整體傳動(dòng)效率低。系統(tǒng)的功率因數(shù)差。整機(jī)占地面積大。調(diào)整維護(hù)困難。振動(dòng)和噪聲嚴(yán)重。【2】新型永磁電機(jī)球磨機(jī)的主要性能優(yōu)勢(shì)：大幅度地提高球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的力能指標(biāo)圖8異步機(jī)效率、功率因數(shù)與負(fù)載率關(guān)系圖9永磁電機(jī)效率、功率因數(shù)與負(fù)載率關(guān)系異步電動(dòng)機(jī)需要電源提供滯后的無(wú)功來(lái)建立機(jī)電能量轉(zhuǎn)換所必須的磁場(chǎng)。因此，其效率和功率因數(shù)與電機(jī)的負(fù)載率直接相關(guān)，如圖5所示。在各種機(jī)械裝備中，電機(jī)的額定功率都是按照滿(mǎn)足裝備極限能力需要而選定的。而在實(shí)際的運(yùn)行中，大部分機(jī)械裝備的負(fù)載率都是在70%以下，其中礦山、石油等行業(yè)機(jī)械裝備常年負(fù)載率在50%以下。從圖8可見(jiàn)，當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載率低于50%時(shí)，其效率和功率因數(shù)都下降十分顯著。本項(xiàng)目所提出的稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)，其磁場(chǎng)由稀土永磁功能材料產(chǎn)生，因此其效率、功率因數(shù)與負(fù)載率的關(guān)系與異步電動(dòng)機(jī)相比，具有明顯的不同，如圖9所示。這種近似與負(fù)載率無(wú)關(guān)的力能特性，特別適合機(jī)械裝備的特點(diǎn)。因此，本項(xiàng)目成果推廣應(yīng)用，將大幅度地提高選礦廠球磨機(jī)電氣傳動(dòng)的力能指標(biāo)?？梢詫?shí)現(xiàn)機(jī)械裝備的無(wú)齒輪傳動(dòng)在傳統(tǒng)的球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中，由于異步電動(dòng)機(jī)無(wú)法制成多極，為了滿(mǎn)足負(fù)載的低速大轉(zhuǎn)矩需要，一般采用異步電動(dòng)機(jī)-齒輪減速機(jī)的方式實(shí)現(xiàn)。齒輪減速機(jī)的存在不僅增加了系統(tǒng)的制造成本，其自身的傳動(dòng)效率低、振動(dòng)和噪聲嚴(yán)重、潤(rùn)滑油滲漏污染、日常維護(hù)工作量大等弊端，都增加了機(jī)械裝備的運(yùn)行成本。本項(xiàng)目提出的稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)，可以直接設(shè)計(jì)成低速大轉(zhuǎn)矩，能夠直接滿(mǎn)足負(fù)載需要的速度和力矩的要求，從根本上克服了異步電動(dòng)機(jī)-齒輪減速機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)存在的各種弊端。因此，改善球磨機(jī)的性能指標(biāo)，提高抽油機(jī)的運(yùn)行效率，從而更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效，改善電網(wǎng)的供電狀況，對(duì)礦石加工行業(yè)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。4球磨機(jī)用永磁電機(jī)節(jié)能分析表2節(jié)能分析表異步機(jī)—減速機(jī)永磁電機(jī)功率370kW300kW效率86%*88%=75%90%損耗電量/天370*24*0.25=2220kWh300*24*0.1=720kWh一臺(tái)減少耗電/天(2220-720)=1500kWh一臺(tái)減少耗電/年1500*360天=540,000kWh改造后全廠減少耗電/年540,000kWh*36臺(tái)=1944萬(wàn)度折合標(biāo)準(zhǔn)煤1944*0.4kg/kWh=7776按本廠改造的機(jī)型，原異步電動(dòng)機(jī)額定功率370kW，本電機(jī)的額定功率選為300kW，則每臺(tái)球磨機(jī)每年可節(jié)約的電能54萬(wàn)度，全廠每年僅此項(xiàng)改造即可節(jié)約1944萬(wàn)度，折合標(biāo)準(zhǔn)煤7776噸（按發(fā)電效率為400克/度）?？梢?jiàn)，此改造項(xiàng)目具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。5總結(jié)根據(jù)國(guó)內(nèi)外調(diào)查，工業(yè)領(lǐng)域電動(dòng)機(jī)年平均運(yùn)行時(shí)間約在3000h左右，但在礦山、石油、化工、造紙、冶金、電力等行業(yè)，電動(dòng)機(jī)年運(yùn)行時(shí)間往往超過(guò)6000h，對(duì)于這些運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的場(chǎng)合，如采用高效、超高效甚至超超高效永磁電動(dòng)機(jī)將會(huì)對(duì)能源節(jié)約帶來(lái)更顯著的效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006和2007年全國(guó)共生產(chǎn)各種電動(dòng)機(jī)2.5億kW，其中中小型電動(dòng)機(jī)年產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的70%～80%。中小型電動(dòng)機(jī)耗電量占總發(fā)電量的50％，加上大型電動(dòng)機(jī)和微電機(jī)，耗電量達(dá)60%，是電力生產(chǎn)部門(mén)最大的用戶(hù)。如果效率平均提高一個(gè)百分點(diǎn)，則將會(huì)節(jié)約電能1833萬(wàn)kW，按工業(yè)用電0.6元/度計(jì)算，則可節(jié)約電費(fèi)1100萬(wàn)元左右，同時(shí)還可以減少663萬(wàn)kg炭排量。根據(jù)《京都議定書(shū)》，每噸炭排量可以銷(xiāo)售到15～18美元，中國(guó)和聯(lián)合國(guó)正在北京籌建炭交易中心，預(yù)計(jì)2012年，中國(guó)炭排量定額占41%，也就是說(shuō)超過(guò)41%，要花錢(qián)買(mǎi)炭排量，低于41%，可以賣(mài)出。因此高效永磁同步電動(dòng)機(jī)從國(guó)家政策導(dǎo)向和市場(chǎng)需求方面都有其它電機(jī)不可替代的優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)前景非常廣闊。因此，大力發(fā)展與應(yīng)用新型節(jié)能球磨機(jī)永磁電機(jī)，將使我國(guó)選礦經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)一步提高，成本大幅度降低。附件1我國(guó)高效永磁同步電動(dòng)機(jī)的研發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀附件2大連鈺霖電機(jī)有限責(zé)任公司研制成功的永磁電機(jī)及應(yīng)用現(xiàn)狀附件3泥漿泵直驅(qū)用永磁同步電動(dòng)機(jī)、xxxx試驗(yàn)報(bào)告附件1我國(guó)高效永磁同步電機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)許多高校、研究所和企業(yè)針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)合，先后開(kāi)發(fā)出了多種高效、超高效和超超高效異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)和變頻調(diào)速永磁同步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品?，F(xiàn)摘要介紹幾種典型產(chǎn)品。需要說(shuō)明的是，這些產(chǎn)品是在IEC60034-30頒布之前研發(fā)的，與IE3和IE4的效率值稍有出入，只要調(diào)整設(shè)計(jì)和優(yōu)化，有可能達(dá)到所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。1油田抽油機(jī)用高效高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩永磁同步電動(dòng)機(jī)目前，油田抽油機(jī)用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)普遍存在“大馬拉小車(chē)”現(xiàn)象，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。國(guó)內(nèi)針對(duì)油田抽油機(jī)負(fù)載特性，在減小1～2個(gè)機(jī)座號(hào)的情況下開(kāi)發(fā)出高效高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩永磁同步電動(dòng)機(jī)系列（圖1），該系列電機(jī)不僅在額定負(fù)載時(shí)效率和功率因數(shù)高，而且在輕載（1/4額定負(fù)載）時(shí)仍具有用較高的效率和功率因數(shù)，在不同油田運(yùn)行時(shí)節(jié)電率達(dá)20％以上，表1為其中兩種典型規(guī)格電機(jī)效率與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和IE3標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比。圖1高效永磁電動(dòng)機(jī)應(yīng)用在油田抽油機(jī)上表1高效永磁電動(dòng)機(jī)與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和IE2標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比電機(jī)規(guī)格電機(jī)類(lèi)型效率（％）機(jī)座號(hào)/鐵心長(zhǎng)轉(zhuǎn)子型式37kW6極高效永磁電動(dòng)機(jī)93.5200L2－6/220mm鑄鋁轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)90.8250M－6/225mm鑄鋁轉(zhuǎn)子IE393.555kW6極高效永磁電動(dòng)機(jī)93.8250M-6/225mm鑄鋁轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)92.0280S－6/215mm鑄鋁轉(zhuǎn)子IE394.22化纖紡織用高效高牽入轉(zhuǎn)矩永磁同步電動(dòng)機(jī)化纖紡織用高效高牽入轉(zhuǎn)矩永磁同步電動(dòng)機(jī)屬于異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)?；w紡織用電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)負(fù)載并不很大，但是其負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量卻很大,這對(duì)電機(jī)的牽入同步能力提出了較高的要求。永磁同步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中不但要求有足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩使電機(jī)起動(dòng)并運(yùn)行到接近同步轉(zhuǎn)速，還要求電機(jī)有足夠高的牽入同步能力，使電機(jī)能夠順利牽入同步。這在設(shè)計(jì)上是相互制約的。而且永磁同步電機(jī)由于轉(zhuǎn)子上要安放永磁體，轉(zhuǎn)子槽不可能太深，使起動(dòng)性能的改善更難；因此在相同負(fù)載情況下，化纖紡織用電機(jī)尺寸一般比普通電機(jī)大1～2個(gè)功率等級(jí)，使得電機(jī)在運(yùn)行時(shí)也存在“大馬拉小車(chē)”現(xiàn)象，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。國(guó)內(nèi)經(jīng)過(guò)多年研究，所開(kāi)發(fā)的7.5kW4極、11kW4極、15kW4極和18.5kW4極在體積不增大的情況下能夠達(dá)到超高效甚至超超高效性能指標(biāo)（見(jiàn)表2和表3）。綜合節(jié)電與普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)比高到23％左右，與紡織專(zhuān)用電機(jī)比也在10％～15％左右，節(jié)電效果非常明顯。圖215kW高效高牽入轉(zhuǎn)矩永磁同步電動(dòng)機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行表2超高效高牽入轉(zhuǎn)矩永磁同步電動(dòng)機(jī)與IE3標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比電機(jī)規(guī)格電機(jī)類(lèi)型效率（％）機(jī)座號(hào)/鐵心長(zhǎng)轉(zhuǎn)子型式15kW4極超高效永磁電動(dòng)機(jī)93.62160L－4/180mm鑄鋁轉(zhuǎn)子高效永磁電動(dòng)機(jī)92.5160M－4/155mm鑄鋁轉(zhuǎn)子IE392.318.5kW4極超高效永磁電動(dòng)機(jī)94.2160L-4/180mm鑄鋁轉(zhuǎn)子高效永磁電動(dòng)機(jī)93.0160M－4/165mm鑄鋁轉(zhuǎn)子IE392.7表3超超高效高牽入同步能力永磁同步電動(dòng)機(jī)與IE4標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比電機(jī)規(guī)格電機(jī)類(lèi)型效率（％）機(jī)座號(hào)/鐵心長(zhǎng)轉(zhuǎn)子型式15kW4極超超高效永磁電動(dòng)機(jī)94.48160L－4/180mm銅條轉(zhuǎn)子超高效永磁同步電動(dòng)機(jī)93.62160L－4/180mm鑄鋁轉(zhuǎn)子高效永磁電動(dòng)機(jī)92.5160M－4/155mm鑄鋁轉(zhuǎn)子IE494.17.5kW4極超超高效永磁電動(dòng)機(jī)93.5132L-4/180mm銅條轉(zhuǎn)子超高效永磁電動(dòng)機(jī)92.6132S－4/145mm銅條轉(zhuǎn)子高效永磁電動(dòng)機(jī)92.2132M-4/210mm鑄鋁轉(zhuǎn)子IE493.03高效高過(guò)載能力永磁同步電動(dòng)機(jī)高效高過(guò)載能力永磁同步電動(dòng)機(jī)主要是應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載。據(jù)電力部門(mén)估算，煤炭行業(yè)的風(fēng)機(jī)、水泵五、六十年代的老設(shè)備約占1/3，其本身運(yùn)行效率只有30%~40%，系統(tǒng)運(yùn)行效率大約為20%。由此造成的能源浪費(fèi)是巨大的。因此針對(duì)風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)在十五期間，通過(guò)對(duì)該類(lèi)電機(jī)的共性關(guān)鍵技術(shù)研究，解決了制約該類(lèi)電機(jī)的技術(shù)難題，所開(kāi)發(fā)的11kW2極電機(jī)和18.5kW4極電機(jī)（見(jiàn)圖3）都達(dá)到了IE4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的效率值（見(jiàn)表4）。圖3超超高效永磁同步電動(dòng)機(jī)（11kW2極）圖4屏蔽泵用永磁同步電動(dòng)機(jī)（5.5kW4極）另一類(lèi)特殊用途的高效高過(guò)載能力永磁同步電動(dòng)機(jī)為屏蔽泵用永磁同步電動(dòng)機(jī)，該類(lèi)電機(jī)主要用于石油、化工、制冷、制藥、核工業(yè)及許多新興工業(yè)部門(mén)運(yùn)送易燃、易爆、有毒、貴重、腐蝕性、放射性的各種介質(zhì)。為保護(hù)電機(jī)的不受腐蝕，必須在定轉(zhuǎn)子外面加密閉的屏蔽套，這就需要加大定轉(zhuǎn)子之間的氣隙。降低了電機(jī)的效率和功率因數(shù)，因此造成電能浪費(fèi)嚴(yán)重。這種電機(jī)若改成永磁電機(jī)主要制約因素為：轉(zhuǎn)子細(xì)長(zhǎng)、轉(zhuǎn)子空間有限；永磁體高溫退磁問(wèn)題。國(guó)家稀土永磁電機(jī)工程技術(shù)研究中心通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，解決了關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，研制出5.5kW4極和370W2極兩種規(guī)格樣機(jī)（見(jiàn)圖4），該電機(jī)與同規(guī)格感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比數(shù)據(jù)如表5所示。表4超超高效高過(guò)載能力永磁同步電動(dòng)機(jī)與IE4指標(biāo)對(duì)比電機(jī)規(guī)格電機(jī)類(lèi)型效率（％）機(jī)座號(hào)/鐵心長(zhǎng)轉(zhuǎn)子型式18.5kW4極超超高效永磁電動(dòng)機(jī)94.7160L－4/165mm銅條轉(zhuǎn)子超高效永磁電動(dòng)機(jī)94.2160L-4/180mm鑄鋁轉(zhuǎn)子高效永磁電動(dòng)機(jī)93.0160M－4/165mm鑄鋁轉(zhuǎn)子IE494.411kW2極超超高效永磁電動(dòng)機(jī)94.2132S-2/145mm銅條轉(zhuǎn)子IE493.8表5屏蔽泵用永磁同步電動(dòng)機(jī)與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)性能比較電機(jī)類(lèi)型功率/kW效率/%功率因數(shù)機(jī)座號(hào)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)5.570.00.76132永磁電動(dòng)機(jī)5.589.30.9941124中型異步起動(dòng)高效稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)圖5中型永磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子沖片圖圖61120kW4極樣機(jī)照片目前，中型異步起動(dòng)高效永磁同步電動(dòng)機(jī)主要用作驅(qū)動(dòng)“三機(jī)一泵”（風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、冷凍機(jī)和水泵），這類(lèi)負(fù)載要求高效率、高功率因數(shù)和高過(guò)載能力，同時(shí)要求運(yùn)行穩(wěn)定可靠。中大型永磁同步電動(dòng)機(jī)在效率提高技術(shù)上可以采用小型高效高過(guò)載能力永磁同步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)措施，但制約中型高效稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)研發(fā)的主要因素是工藝結(jié)構(gòu)問(wèn)題。因?yàn)橹行碗姍C(jī)轉(zhuǎn)子空間有限，在有限的空間內(nèi)既要放置足夠的永磁體來(lái)滿(mǎn)足所需的磁通，又要放置起動(dòng)籠來(lái)滿(mǎn)足異步起動(dòng)能力，同時(shí)還要開(kāi)一定面積的軸向通風(fēng)孔，保證電機(jī)的溫升滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)，因此會(huì)造成每個(gè)細(xì)節(jié)的尺寸都很緊張，機(jī)械強(qiáng)度接近極限（如圖5所示）。目前該類(lèi)電機(jī)主要是在原有電機(jī)上進(jìn)行改造，通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，國(guó)家稀土永磁電機(jī)工程技術(shù)研究中心研發(fā)出1120kW4極、300kW4極、260kW4極和310kW6極幾種典型規(guī)格樣機(jī)，圖6為1120kW4極樣機(jī)照片。兩種電機(jī)性能指標(biāo)與原感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比如表6所示。節(jié)能效果明顯，以300kW為例，經(jīng)北京首鋼現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)節(jié)電率為7.2％，一年可節(jié)電16.6萬(wàn)kW·h，如果是全新設(shè)計(jì)，效率還能提高。表6中型永磁同步電動(dòng)機(jī)與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)性能比較電機(jī)類(lèi)型功率/kW效率/%功率因數(shù)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)112087.40.88永磁電動(dòng)機(jī)112096.40.95感應(yīng)電動(dòng)機(jī)30086.50.89永磁電動(dòng)機(jī)30094.810.9665中型變頻調(diào)速高效永磁同步電動(dòng)機(jī)圖7300kW4極電機(jī)照片在風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載，還可以通過(guò)變頻調(diào)速永磁電機(jī)來(lái)提高節(jié)電率和降低起動(dòng)電流。國(guó)家工程技術(shù)研究中心在十五期間，通過(guò)對(duì)變頻調(diào)速電機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究，開(kāi)發(fā)出135kW、200kW和300kW三種規(guī)格變頻調(diào)速高效永磁同步電動(dòng)機(jī)，在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行實(shí)測(cè)節(jié)電率都在40％以上。圖7為300kW電機(jī)照片。目錄目錄第一章雞蛋品種概況 20一、蛋雞養(yǎng)殖行業(yè)介紹 20（一）蛋雞養(yǎng)殖 20（二）蛋雞養(yǎng)殖的疫病控制 20（三）我國(guó)蛋雞養(yǎng)殖行業(yè)現(xiàn)狀 20二、雞蛋品種概述 20（一）雞蛋的物理屬性和化學(xué)成分 20（二）雞蛋貯藏過(guò)程中的變化及貯藏方法 20三、中國(guó)雞蛋產(chǎn)業(yè)鏈分析 20（一）企業(yè)分析 20（二）成本利潤(rùn)分析 20四、蛋雞養(yǎng)殖及雞蛋行業(yè)相關(guān)政策 20（一）相關(guān)法規(guī)和規(guī)劃明確 20（二）我國(guó)積極扶持蛋雞養(yǎng)殖行業(yè)發(fā)展 20（三）蛋品加工政策相對(duì)較少 20（四）雞蛋貿(mào)易須滿(mǎn)足檢疫政策 20第二章雞蛋的生產(chǎn) 20一、世界雞蛋生產(chǎn)情況 20（一）世界雞蛋生產(chǎn)概況 20（二）國(guó)際禽蛋主產(chǎn)國(guó)情況 20二、國(guó)內(nèi)雞蛋生產(chǎn)情況 20（一）國(guó)內(nèi)雞蛋生產(chǎn)概況 20（二）中國(guó)蛋禽養(yǎng)殖總體情況 20（三）中國(guó)雞蛋供給 20（四）禽蛋主產(chǎn)區(qū) 20（五）規(guī)模化程度 20（六）行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r 20第三章雞蛋的消費(fèi) 20一、國(guó)內(nèi)雞蛋消費(fèi)情況 20（一）國(guó)內(nèi)雞蛋總消費(fèi)量變化情況 20（二）消費(fèi)地區(qū)分布雞蛋消費(fèi)的區(qū)域分布情況 20（三）雞蛋消費(fèi)構(gòu)成 20（四）雞蛋消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化情況 20二、中國(guó)禽蛋消費(fèi)的驅(qū)動(dòng)與制約因素 20（一）人均收入 20（二）城市化 20（三）人口因素 20第四章雞蛋的貿(mào)易物流分析 20一、國(guó)際雞蛋貿(mào)易情況及特點(diǎn)分析 20二、雞蛋貿(mào)易產(chǎn)品及其貿(mào)易值 20（一）鮮蛋 20（二）保潔蛋等初加工蛋品 20（三）雞蛋制品 20三、雞蛋國(guó)內(nèi)貿(mào)易流通模式 20（一）自產(chǎn)自銷(xiāo)模式 20（二）零售商承貨模式 20（三）批發(fā)中轉(zhuǎn)模式 20（四）龍頭企業(yè)收購(gòu)模式 20四、雞蛋流通環(huán)節(jié) 20（一）政策法規(guī) 20（二）流通渠道 20（三）企業(yè)規(guī)模 20（四）成本利潤(rùn) 20（五）主要風(fēng)險(xiǎn) 20（六）發(fā)展趨勢(shì) 20五、雞蛋貿(mào)易流向 20六、我國(guó)雞蛋進(jìn)出口 20（一）進(jìn)出口總量分析 20（二）我國(guó)雞蛋進(jìn)出口結(jié)構(gòu) 20第五章雞蛋的價(jià)格波動(dòng)分析 20一、價(jià)格波動(dòng)程度分析 20二、價(jià)格影響因素分析 20（一）宏觀環(huán)境及政策影響 PAG