引言

在水泥生產線上，需要機械能的設備眾多，它們都離不開電機。這些電機的運行，在新技術出現前，無論其運行是否節能，消耗是否大，啟動是否便利，我們已經習以為常。然而，永磁同步電機的出現改變了這一現狀，它與傳統的三相異步電機相比，具有效率高、功率因數高、啟動轉矩大、力能指標好、溫升低等一系列優點，深受工礦企業歡迎。本文結合永磁同步電機在某公司水泥生產線的實際應用，總結經驗，以資參考。

1.1 在回轉窯輔傳裝置上的應用

該公司回轉窯輔傳裝置配置的三相異步電機(Y280S-4，75kW，1480r/min，140A)，采用軟啟器啟動。輔傳裝置的作用是：當主電動機或主電源發生故障時，用來慢轉窯以免筒體彎曲；在鑲砌窯襯或維修時使筒體能停留在某個指定的位置；啟動窯時可以減小主電機的啟動功率。

然而，正常運轉的回轉窯突發停機，這時窯內物料較多，必須慢驅轉窯，但過流跳停現象相伴而至，慢驅轉窯無法實現。只有將慢驅與窯主減速機脫開后，先開啟窯輔傳裝置再強行與窯主減速機進行連接，方可實現慢驅轉窯。

這種方式存在較大的沖擊力，必然造成減速機損傷、打齒，使用壽命大幅縮短。

2019年，我們將此電機更換為永磁同步電機(見圖1，型號XTY3 280M-6，75kW，1000r/min，123.4A)，控制方式改為直接啟動。本次改造徹底杜絕了窯輔傳裝置過流跳停現象的發生，窯主減速機壽命也大幅延長，較好地確保了回轉窯窯體安全。

圖1 配套回轉窯輔傳裝置的永磁同步電機

1.2 在篦冷機余風風機上的應用

該公司篦冷機余風風機配置的三相異步電機(TYKK5602-6W，900kW，990r/min，64.8A)采用變頻控制。余風風機為回轉窯篦冷機中低溫段余風的排出提供動力或者說提供所需要的負壓。為適應各種工藝狀況需求，余風風機及電機選型大，正常窯況時余風電機負載率僅為30％左右，電機效率較低，電耗較高。

2019年將此電機更換為永磁同步電機(YKK560-6，900kW，1000r/min，56.3A)，仍采用原變頻器控制。更換后取得了較好的節電效果，余風風機噸熟料電耗由改造前的1.29kWh/t降低至0.92kWh/t，降低28.7％。

1.3 在礦渣上料皮帶機上的應用

該公司礦渣上料皮帶配置的三相異步電機(HM2-250M-455kW1480r/min，103A)、減速機(DCY280-31.5-2N)采用軟啟器啟動。礦渣上料皮帶用于從渣場輸送礦渣至礦渣倉，供立磨使用，傾斜角為16°。此皮帶實際運行負荷較重，減速機使用壽命僅1.5年左右，并且在使用后期，需要頻繁注油，更換時需要耗費吊具、人工等，產生較高的維護費用。

2021年，我們將此電機及減速機改造為永磁直驅同步電機(XTYZ75/50，75kW，50r/min，130.7A)，控制方式改為變頻器驅動。自投用以來運行穩定，基本無維護費用產生。

(1)永磁同步電機在低負載大扭矩工況下，仍可保持較高功率因數及效率。

永磁同步電機在轉子上嵌入永磁體，由永磁體建立磁場，在正常工作時轉子與定子磁場同步運行，徹底消除勵磁電流，消除了轉子損耗，使電機效率、功率因數大幅提升。從圖2可以看出，永磁同步電機負載率(p2/pn)在25％～120％范圍內均可保持較高的效率和功率因數。案例2借助永磁同步電機的這一優點，當電機工作在較低負載率的情況下，仍可確保電機效率處于較高水平，降低了電耗。

圖2 永磁同步電機與異步電機效率及功率因數曲線

(2)調整永磁電機的設計參數可增大啟動轉矩。

由于永磁同步電機的效率及功率因數較高，在與異步電動機相同啟動電流情況下，其實際有功功率大于異步電動機，從而可輸出更高的啟動轉矩。

永磁同步電機采用異步啟動時，在轉子上裝有啟動銅籠條，此銅籠條在啟動時作輔助啟動作用，正常運行不起作用，因此能根據負載需求通過自身設計提高啟動轉矩，能較好地解決動力設備中“大馬拉小車”的現象。案例l利用永磁同步電機這一優點，解決了原異步電機啟動力矩不足問題，提高了設備使用壽命、提高了生產效率。案例3利用永磁同步電機此優點，不僅替代了原來的電機，還省去了減速機，降低了維護頻次，減少了維護費用。

該公司的實踐證明，永磁同步電機在工礦企業的生產線上對提高工作效率、改善工作效果、實現節電等方面確有突出表現，但也有需要注意的三點：

(1)不可逆退磁問題。永磁同步電機在高溫或在劇烈的機械振動時有可能產生不可逆退磁，或叫失磁，使電機性能下降，甚至無法使用。

(2)對變頻器有一定的要求。具體改造時，如需要變頻啟動，需要評估變頻器與永磁電機的匹配性，必要時需更換變頻器或對變頻器進行升級改造。

(3)需要對原設備基礎、框架承重能力進行評估。進行永磁直驅電機改造時，需要提前核算永磁直驅電機的重量，對原設備基礎、框架承重能力進行評估，需要時必須進行加固。

作者：崔寧

來源：《山東魯碧建材有限公司》

微信公眾號：備件網（關注查詢更多資訊）

（本文來源網絡，若涉及版權問題，請作者來電或來函聯系！）