永磁電動機在賀西礦選煤廠應(yīng)用的節(jié)能效益探討

宋建亮， 王建新， 司 劍

（汾西礦業(yè)集團賀西煤礦選煤廠， 山西 呂梁 033300）

引言

隨著稀土永磁材料的發(fā)展，鐵硼被應(yīng)用到電力拖動行業(yè)，所制造的電動機不但外形尺寸減小，而且性能穩(wěn)定、運行可靠、維護方便，同時永磁電機與傳統(tǒng)異步電機相比，同功率的電動機效率提高4%～13%，功率因數(shù)提高5%～20%，并且具備無極調(diào)速和無道閘導(dǎo)向功能，因而永磁電動機在很多方面優(yōu)于異步電動機。

1 永磁電動機的分析

1.1 永磁電動機的適用環(huán)境

由于電動機的使用環(huán)境不同，永磁電動機的規(guī)格型號隨著用戶的要求有了很大的發(fā)展，油氣加工、化學(xué)品生產(chǎn)、煤礦有可燃氣體等環(huán)境中的電器設(shè)備要求具備防爆和隔爆功能，因而防爆、隔爆永磁電機應(yīng)運而生，并且在新建煤礦及選煤廠廣泛使用[1-3]。

1.2 永磁電動機與異步電機的優(yōu)勢對比

異步電機是通過丁字的旋轉(zhuǎn)磁場推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)輸出轉(zhuǎn)矩，效率只有88%，而永磁電機是通過定子的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子固化磁場互勵輸出扭矩的，效率為95%～97%，效率優(yōu)于異步電機。

異步電機啟動時，電流是額定電流的4～7 倍，對電機壽命不利，對供電網(wǎng)絡(luò)有很大的沖擊性，而永磁電機是柔性啟動，電流與輸出扭矩成線性遞增。

異步電機調(diào)速需要借助降壓或變頻設(shè)備，只有達到額定轉(zhuǎn)速時才能在工頻間切換，永磁電機控制只需要功率調(diào)壓元件便可以實現(xiàn)線性調(diào)速，配備功率平衡智控軟件可實現(xiàn)多臺電機同轉(zhuǎn)速、同功率輸出。

1.3 永磁電動機應(yīng)用在煤礦的節(jié)能效益

永磁電機在性能、軟啟動方面有著很大的優(yōu)越性，可廣泛應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)、運輸、通風(fēng)、選煤系統(tǒng)。

以賀西礦選煤廠為例, 其年生產(chǎn)力設(shè)計為300萬t，電機驅(qū)動的洗選設(shè)備約240 臺之多，設(shè)備配置大部分為異步電機驅(qū)動液力耦合器再驅(qū)動減速器，總裝機容量超過8 000 kW。通過改造702 精煤上倉膠帶輸送機驅(qū)動系統(tǒng)改造，去掉原來的減速機，電機直接驅(qū)動負載。將驅(qū)動結(jié)構(gòu)形式改為“變頻器+永磁減速電動機”，采用低速驅(qū)低速的驅(qū)動方式，如圖1所示，省去了減速機和其他部件，連接方式安全可靠，后期維護費用少。

圖1 改造前后電機驅(qū)動系統(tǒng)布置形式及外形圖

2 技術(shù)參數(shù)分析（見下頁表1）

永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)直接驅(qū)動，不再需要減速機、液力耦合（電磁耦合、摩擦耦合器）等其他傳動系統(tǒng)，體積、重量可比替換前傳統(tǒng)異步電機+減速機結(jié)構(gòu)減少1/3～1/2；由于系統(tǒng)體積更小、重量更輕、結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)矩密度更高，有效減少了材料成本，提高了產(chǎn)品性價比。技改設(shè)備采用低速大扭矩永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)，將極大地降低工程造價，更體現(xiàn)其節(jié)能高效[4-6]。

3 驅(qū)動系統(tǒng)實時運行分析

原702 電機最大啟動電流為700 A，空載運行電流85～95 A 之間，正常帶煤負載運行電流為140～160A左右;精煤壓濾卸料最大運行電流220～240 A 之間；改造后的702 永磁電機最大啟動電流為14 A，空載運行電流40～50 A 之間，正常帶煤負載運行電流為110～125 A 左右，精煤壓濾卸料最大運行電流190～210 A；據(jù)統(tǒng)計2018 年10 月1 日至2019 年4月10 日702 用電量135 096 kWh，生產(chǎn)時間為2 410.45 h，702 平均每小時電量約56 kWh。

表1 現(xiàn)場運行性能及主要參數(shù)對比表

2019 年4 月10 日至5 月11 日702 更換永磁電機用電量為9 676 kWh，生產(chǎn)時間458.15 h，平均每小時電量約21 kWh；

經(jīng)過對比分析改造后使用永磁電機每小時節(jié)電36 kWh，按照每年330 d、每天正常生產(chǎn)16 h 算（330×16×36=190 080 kWh），全年可節(jié)電190 080 kWh。電費按照0.53 元/kWh算可節(jié)約電費10 0742.4 元。

因此洗選設(shè)備完全可以采用永磁直驅(qū)電機驅(qū)動，年用電消耗不但可以節(jié)約一定支出，而且斷絕勵齒輪油的使用和污染，減少了維護和勞動力的投入。永磁電動機的應(yīng)用存在理念的差異。

4 結(jié)語

目前，國內(nèi)外的電動機生產(chǎn)廠家從建廠生產(chǎn)起步，到市場推廣，已形成一種固有模式，電動機生產(chǎn)流水線設(shè)備已專業(yè)化、固態(tài)化、模式化，用戶的依賴性比較強。換一種角度來看，永磁電機有著比異步電動機更多的優(yōu)越性，按節(jié)點15%，建設(shè)成本減少15%，運行、維護費用減少10%，用戶持續(xù)生產(chǎn)成本完全可以可以降低35%，相當于使用電機5 年，永磁電機的采購成本為零，后期企業(yè)的利益可見，企業(yè)便會在同行業(yè)中具備更多的競爭優(yōu)勢。