國產永磁同步電動機在年產7.5萬噸長絲項目中的應用

一．項目背景年產7.5萬噸長絲項目是儀征化纖"十五"期間擴大生產規模、調整產品結構的重點工程項目之一。該項目共9條生產線，324個卷繞位，分別引進日本帝人、東麗、村田的紡絲技術與卷繞設備。為降低投資成本，與儀征化纖1998年建成的年產九萬噸長絲項目相比，該項目進一步加大了設備國產化的力度，其中的關鍵設備之一--紡絲計量泵驅動電機，就采用了浙江中源電氣公司生產的永磁同步電動機，取得了良好的經濟效益與社會效益。 　　二．進口與國產同步電動機的電氣性能比較下面以1.2KW/0.3KW(60Hz/15Hz)永磁同步電動機為例，對進口與國產同步電動機電氣性能參數進行比較。1.國產（中源電氣）與日本同步電動機性能參數比較表從上述參數表中我們可以看出，國產同步電動機在電氣性能上已達到或超過進口電動機的技術水平，同樣功率的電動機，國產同步電動機機座號要小一個級別，額定電流較小，輸出轉矩較大。日本帝人公司的專家在看到中源公司的電動機參數表時，對表中的數據頻頻搖頭表示懷疑，在對我方提供的樣機進行全面測試后，終于完全信服。 　　三．永磁同步電動機的特點及發展1.同步電動機的特點和分類：交流同步電動機，它的特點是電動機的轉速與電源頻率完全成正比。Ns=60f/p(rpm)式中：f:電源頻率P:極對數Ns:同步轉速交流異步電動機，它與同步電動機的區別在于：轉速與電源頻率不成正比，其轉速始終比同步轉速要低。N=(1-s)Ns(rpm)式中：s為轉差率s=(Ns-N)/Ns*100%在變頻調速控制上，同步電動機開環控制的性能指標大多都達到了交流異步電動機閉環控制的性能指標；而異步機閉環調速的最大缺點是需要在電動機軸上安裝速度傳感器，這樣就降低了電動機整體結構的堅固性與可靠性，而且其線路更加復雜，增加了故障環節。對長絲裝置的紡絲機、牽伸機、卷繞機而言，同步電動機開環變頻傳動是一種簡單、理想的選擇方案。同步電動機按其結構特點可分為：磁阻式同步電動機，磁滯式同步電動機，永磁式同步電動機。工業用永磁同步電動機的結構與異步電動機結構相近，其定子部分與一般的異步電機無多大不同，轉子結構與異步電機的轉子區別是多了一套永磁體。也即在磁阻同步電動機的轉子的槽中嵌入永久磁鐵，就成了永磁同步電動機了。使用不同的永磁體材料，永磁同步電機的性能上有很大區別。用鐵氧體永磁材料制造的同步電動機，歷史比較悠久，缺點是磁能級低，磁場強度小，電機體積較大，容量很難做大，優點是價格低廉，起動電流較小。用金屬永磁體比用鐵氧體永磁材料制成的永磁同步電動機要好。而用稀土永磁材料制成的永磁同步電動機具有更多的優越性，稀土永磁材料具有很高的磁能積，剩磁高，電動機體積小，效率高，功率因素高，調速精度高，調速范圍大，輸出特性硬，運轉平穩，在開環控制下可取得很好的調速性能。2.國產TYBZ系列稀土永磁同步電動機的特點國內永磁同步電動機的起步雖晚，但發展迅速。浙江中源電氣有限公司生產的TYBZ系列稀土永磁同步電動機,有如下的優點：（1）采用了第三代稀土永磁材料。磁密度高，磁能積大，溫度系數小，不易退磁等特點；而日本、西歐由于缺乏稀土資源，其同步電動機大多仍采用鐵氧體永磁材料，即便采用稀土永磁材料，質和量上都會有折扣，這也是國產同步電機在電氣性能上更優越的原因之一；（2）轉子磁鋼嵌入方法以及鼠籠的結構設計是永磁同步電動機核心技術之所在，中源電氣對此做了大量研究與改進，電機轉子的磁路分布更加有效均勻，起動更加方便；（3）特別設計的定子繞組嵌線方法，有利于電動機輕載運行與低頻（<5Hz）運行，且在任何調頻段無振動；（4）調速精度高（調速度誤差在1/30000）；調速比寬，調頻范圍從2Hz-300Hz；體積小、重量輕，等等。 　　四．選用國產同步電動機的風險以及采取的措施1.佛山項目的陰影及分析原因當初選用國產同步電動機是冒有一定風險的。與儀征化纖合作的三家日本公司均沒有國產同步電動機的配套經驗，他們對國產同步電動機的質量表示憂慮。三家日本公司中東麗公司曾與中源電氣在佛山化纖長絲項目中有過一次合作，但終以失敗告終。中源電氣對這一失敗案例作非常重視，他們坦承是由于人為的失誤，造成電動機的壓頻比特性產生了偏差。當電機不在自己的特性曲線下運行時，將發生啟動困難、電流增大、溫升過高、噪音異常、振動等現象，從而無法正常工作。a:佛山現場實測曲線(東麗專用明電舍變頻器)b:改進后實測曲線(富士200V2.2KW變頻器)c:32-195V/17-95Hz,合同約定曲線d:實際提供的曲線圖中，電動機的實際曲線d與約定曲線c有一定偏差。在現場用東麗專用明電舍變頻器驅動，測得a曲線，電動機無法工作。 　　事件發生后，中源電氣作了種種補救努力，如對電機磁鋼進行了修改，修正后的壓頻比曲線b更接近約定曲線c，若對東麗專用變頻器參數稍作調整，相信該批電機仍可正常工作，但由于種種原因，雙方未能夠繼續試驗合作。在客觀地分析了佛山項目的原因以及對國產同步電動機做了充分的調研之后，儀征化纖果斷決策選用國產同步電動機替代進口同步電動機。2.項目實施監控為確保萬無一失，在項目實施過程中我們對各關鍵環節進行了嚴密的監控。除嚴格把住電動機自身的材質、性能關外，我們重點落實了電動機與變頻器間的銜接以及與減速機間的銜接?！窈贤夹g附件嚴格細致：明確各項技術性能指標，明確永磁材料、矽鋼片、漆包線、軸承等主輔原材料的規格、選型及廠家?！駞f調好與變頻控制的銜接：明確壓頻特性曲線，提供東麗、帝人、村田配套的變頻器給中源電氣試制電動機樣機，并對樣機進行全面測試后再允許批量生產?！駞f調與減速機的銜接：兩者間的銜接采用非標法蘭端蓋直連方式，稍有差錯就會影響整機的性能。由于我們明確由減速機廠對裝配后的整機性能負責，所以這家中日合資的減速機廠對電機的機加精度、震動、跳動等都提出了比國標高得多的要求，這給電機的制造帶來了很大難度，但同時，也使電機的整體性能與產品檔次得以大幅提高。●跟蹤制造過程，把好檢驗關。在派人監造、測試、檢驗的同時，我們還邀請國家有關質量檢測部門參與質量檢驗，并請日本卷繞機廠家協助我們對樣品電機進行全面檢測。 　　五．項目運行現狀性能方面：目前已投入運行的國產同步電動機狀況良好，電氣性能如運行電流、溫升等情況均好于進口電動機，而機械性能如跳動、噪音等情況也比預期的要好得多。投資方面：采用國產永磁同步電動機，為儀化化纖節約了一大筆投資費用，據初步估算，同檔次的進口與國產同步電動機的價格差約在4~6倍，僅此一項，儀征化纖7.5萬噸長絲項目就為國家節省投資約六百萬元人民幣。2.國產、進口同步電動機2000年報價比較（人民幣元）售后服務方面：隨著市場經濟改革的不斷輸入，國內企業特別是合資企業、民營企業都加大了售后服務的投入，服務質量不斷提高。無論是在交通、語言交流方面，還是在通訊、信息反饋、現場服務響應方面，采用國產化設備有著得天獨厚的優勢，特別是在備件供應上更顯得及時、方便、價廉。購買進口設備的企業都有這樣的體會，外商出售設備本身也許盈利并不高，而日后的備件費、維護費卻高得令人咋舌。 　　六．結束語國產永磁同步電動機在年產7.5萬噸長絲裝置上的應用是一個良好的開端。實踐證明，中低速國產永磁同步電動機的性能、質量已趕上或超過進口同類產品，完全可以替代進口產品。目前儀征化纖正準備與中源電氣公司進一步合作，研制開發長絲裝置中牽伸輥高速同步電動機、卷繞頭錠子軸高速同步電動機，實現現有裝置的備件國產化，為國家節省更多外匯。儀征化纖的日本、德國設備供貨商也正尋求與中源電氣公司進行長期合作。隨著我國紡織工業的迅猛發展，國產卷繞機的不斷成熟，永磁同步電動機在紡織領域中的應用會更加廣泛。我們期待著更多的國內設備制造廠，以振興民族產業為己任，設計制造出越來越多的優秀產品；同時，我們也吁請越來越多的企業、部門，關注、扶持、選用國產名優產品，使我國的制造業真正走上良性循環的軌道上來。