工業(yè)智能電機在土城礦選煤廠的應(yīng)用

盤江精煤股份有限公司土城礦選煤廠是設(shè)計能力為300萬噸/年的礦井型煉焦煤選煤廠，于2010年6月正式投產(chǎn)使用，采用全原煤不分級、不脫泥重介、粗煤泥采用煤泥重介旋流器進(jìn)行回收，細(xì)煤泥浮選，尾煤泥壓濾、干燥聯(lián)合流程。我廠現(xiàn)場設(shè)備使用的電機全部都是普通異步電動機，能耗偏高，設(shè)備的總裝機功率達(dá)到10982KW，其中運行功率達(dá)到9320kw，設(shè)備滿負(fù)荷運行時，每小時耗電量達(dá)到9320kw，按照平均每天開機16小時，每月（按照23天計算）消耗電量342.97萬千瓦時，電力消耗大。

針對選煤廠電耗大的問題，我廠引進(jìn)了三臺工業(yè)智能電機，其主要工作原理如下：

工業(yè)智能電機的工作原理與電勵磁同步電機相同，區(qū)別在于前者是以永磁體替代勵磁繞組進(jìn)行勵磁。當(dāng)永磁電機的三相定子繞組（各相差120°電角度）通入頻率為f的三相交流電后，將產(chǎn)生一個以同步轉(zhuǎn)速推移的旋轉(zhuǎn)磁場。穩(wěn)態(tài)情況下，主極磁場隨著旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)動，因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也是同步轉(zhuǎn)速，定子旋轉(zhuǎn)磁場恒與永磁體建立的主極磁場保持相對靜止，它們之間相互作用并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。

工業(yè)智能電機的特點如下：

1、節(jié)能。節(jié)能原理：電機在運作的時候首先需要勵磁才能開始運轉(zhuǎn)，在啟動的時候是最耗能的，在啟動電機的時候或許都發(fā)現(xiàn)和電機連接在一起的燈都會突然暗以下，一旦啟動后電流就平穩(wěn)了，這就是因為普通電機需要消耗大量的“勵磁電流”，而使用稀土永磁體的電動機，“徹底去掉了永磁線圈”，運行起初不用消耗大量的電能先去勵磁，直接靠它本身的永磁體就能很快而且節(jié)能的啟動，由于它去掉了勵磁線圈，在運行中也會省去轉(zhuǎn)動時的它所需要消耗的那部分電能，自然也就節(jié)能很多了。

原理及結(jié)構(gòu)的革命性改變，是電機能耗大幅降低，節(jié)能效果可達(dá)30.00%-70.00%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工信部電機提升計劃節(jié)能目標(biāo)的5.00%-10.00%。

2、通過降低電磁能、熱能、機械能的損耗來提高電機的輸出功率，高效節(jié)能，轉(zhuǎn)速可從0-5000rpm根據(jù)需要調(diào)節(jié)（目前國內(nèi)使用的異步電機可調(diào)速范圍小，如另配調(diào)速裝置，則會大大提高設(shè)備成本）。1000w以下的小電機效率可達(dá)90.00%以上，更重要的是奇特的控制設(shè)計，使該電機的系統(tǒng)效率比現(xiàn)有永磁盤式電機的系統(tǒng)效率高得多。

3、啟動扭矩大，為傳統(tǒng)電機的3-5倍;

4、過載能力強：可在過載5倍條件下工作;

5、溫升小：由于電機無鐵損，且銅損很小，一般溫升不超過+30℃，無需強制冷卻;

6、壽命長、噪聲低：基本上相當(dāng)于所用軸承的壽命和噪聲;

7、無負(fù)載是無阻尼：因為無鐵芯，所以電機靜態(tài)阻尼為零;

8、可連續(xù)無極調(diào)速，轉(zhuǎn)速不設(shè)上限（主要受軸承、材料強度限制）;

9、專用控制器設(shè)計獨特、性能可靠，價格便宜;

10、特殊的磁路設(shè)計;機殼外靜態(tài)磁場趨零;

11、無刷、無火花滿足在防爆環(huán)境下運行;

12、既可為外轉(zhuǎn)子，也可為內(nèi)轉(zhuǎn)子;

13、可實現(xiàn)恒定扭矩;

14、運行平穩(wěn)、振動小、平衡精度高;

與電磁式同步電動機相比較，永磁同步電動機具有以下優(yōu)點：

1、永磁同步電動機無需電流勵磁，不設(shè)電刷和滑環(huán)，因此結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、可靠性高。

2、永磁同步電動機轉(zhuǎn)子上無勵磁損耗。永磁同步電動機的效率比電磁式同步電動機要高，并且其功率因數(shù)可以設(shè)計在1.0附近。就是在低負(fù)載時，其功率因數(shù)仍可達(dá)到0.9以上，普通電機只能達(dá)到0.6左右。

3、因其轉(zhuǎn)子采用永磁鐵，其體積比普通同功率電動機小，重量輕（只用相同異步電動機的一半重量），電動機溫升低（實際使用測量只有45度左右，原電機達(dá)到65度），電機運行平穩(wěn)，噪音小。

4、永磁同步電動機，無功功率節(jié)電率可達(dá)85%;有功功率節(jié)電率可達(dá)23%-25%，節(jié)電效果十分明顯。

工業(yè)智能電機的應(yīng)用范圍極為廣泛，幾乎遍及航空、航天、裝備制造、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個領(lǐng)域。它包括永磁同步電動機、永磁發(fā)電機、直流電動機、無刷直流電動機、交流永磁伺服電動機、永磁直線電動機、特種永磁電機及相關(guān)的控制系統(tǒng)，幾乎覆蓋了整個電機行業(yè)。

我廠將三臺工業(yè)智能電機分別在循環(huán)水泵（廠內(nèi)自編號619，功率250KW，以下簡稱619）、干燥鼓風(fēng)機（廠內(nèi)自編號812，功率55KW，以下簡稱812）、原煤膠帶運輸機（廠內(nèi)自編號301，132KW，以下簡稱301）中使用，使用一段時間后，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，具體見下表：

從表1- 6提供的數(shù)據(jù)可以看出，619智能電機較普通電機節(jié)能12.28%，301智能電機較普通電機節(jié)能16.399%，812智能電機較普通電機節(jié)能11.82%，平均節(jié)能13.50%。若選煤廠電機全部更換成智能電機，不計電機一次性投入的情況下，每月節(jié)約電量46.30萬千瓦時，節(jié)約電費（電費按照0.5712元/千瓦時計算）26.45萬元。

當(dāng)然，在三臺智能電機在選煤廠試用過程中，也同樣存在很多問題，具體有：

1、619工業(yè)智能電機運行一段時間后，頻繁報故障，且每次報故障后都需要很長一段時間才能解除，嚴(yán)重影響我廠的正常生產(chǎn);

2、812工業(yè)智能電機在我廠使用約1個月時間，就出現(xiàn)故障，現(xiàn)已無法運行，不能保證我廠連續(xù)生產(chǎn);

3、工業(yè)智能電機屬于同步電機，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，我廠機電檢修人員無法對該設(shè)備進(jìn)行檢修，必須返廠維修，無法保證生產(chǎn)的連續(xù)性。

4、控制較為麻煩，需采用專用控制器進(jìn)行啟動。

5、存在最大轉(zhuǎn)矩受永磁體去磁約束，抗震能力差，高轉(zhuǎn)速受限制。

結(jié)束語：

針對上述存在的問題，尤其是第1、2條，廠家暫時沒有較好的辦法解決，如果長期使用就會影響到我廠的生產(chǎn)。所以，智能電機沒有在我廠得到全面的推廣應(yīng)用，但隨著時間的推移，我相信上述問題肯定能夠得到逐步解決，屆時，智能電機將全面取代普通電機，達(dá)到選煤廠節(jié)能降耗的目的。

作者簡介：

張祥（1984-），男，貴州盤縣人，助理工程師，現(xiàn)任貴州盤江精煤股份有限公司土城礦選煤廠技術(shù)員。