國(guó)產(chǎn)永磁同步電動(dòng)機(jī)在年產(chǎn)7.5萬(wàn)噸長(zhǎng)絲項(xiàng)目中的應(yīng)用
一.項(xiàng)目背景年產(chǎn)7.5萬(wàn)噸長(zhǎng)絲項(xiàng)目是儀征化纖"十五"期間擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)工程項(xiàng)目之一。該項(xiàng)目共9條生產(chǎn)線,324個(gè)卷繞位,分別引進(jìn)日本帝人、東麗、村田的紡絲技術(shù)與卷繞設(shè)備。為降低投資成本,與儀征化纖1998年建成的年產(chǎn)九萬(wàn)噸長(zhǎng)絲項(xiàng)目相比,該項(xiàng)目進(jìn)一步加大了設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的力度,其中的關(guān)鍵設(shè)備之一--紡絲計(jì)量泵驅(qū)動(dòng)電機(jī),就采用了浙江中源電氣公司生產(chǎn)的永磁同步電動(dòng)機(jī),取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。 二.進(jìn)口與國(guó)產(chǎn)同步電動(dòng)機(jī)的電氣性能比較下面以1.2KW/0.3KW(60Hz/15Hz)永磁同步電動(dòng)機(jī)為例,對(duì)進(jìn)口與國(guó)產(chǎn)同步電動(dòng)機(jī)電氣性能參數(shù)進(jìn)行比較。1.國(guó)產(chǎn)(中源電氣)與日本同步電動(dòng)機(jī)性能參數(shù)比較表從上述參數(shù)表中我們可以看出,國(guó)產(chǎn)同步電動(dòng)機(jī)在電氣性能上已達(dá)到或超過(guò)進(jìn)口電動(dòng)機(jī)的技術(shù)水平,同樣功率的電動(dòng)機(jī),國(guó)產(chǎn)同步電動(dòng)機(jī)機(jī)座號(hào)要小一個(gè)級(jí)別,額定電流較小,輸出轉(zhuǎn)矩較大。日本帝人公司的專家在看到中源公司的電動(dòng)機(jī)參數(shù)表時(shí),對(duì)表中的數(shù)據(jù)頻頻搖頭表示懷疑,在對(duì)我方提供的樣機(jī)進(jìn)行全面測(cè)試后,終于完全信服。 三.永磁同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)及發(fā)展1.同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)和分類:交流同步電動(dòng)機(jī),它的特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)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(duì)數(shù)Ns:同步轉(zhuǎn)速交流異步電動(dòng)機(jī),它與同步電動(dòng)機(jī)的區(qū)別在于:轉(zhuǎn)速與電源頻率不成正比,其轉(zhuǎn)速始終比同步轉(zhuǎn)速要低。N=(1-s)Ns(rpm)式中:s為轉(zhuǎn)差率s=(Ns-N)/Ns*100%在變頻調(diào)速控制上,同步電動(dòng)機(jī)開環(huán)控制的性能指標(biāo)大多都達(dá)到了交流異步電動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制的性能指標(biāo);而異步機(jī)閉環(huán)調(diào)速的最大缺點(diǎn)是需要在電動(dòng)機(jī)軸上安裝速度傳感器,這樣就降低了電動(dòng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性與可靠性,而且其線路更加復(fù)雜,增加了故障環(huán)節(jié)。對(duì)長(zhǎng)絲裝置的紡絲機(jī)、牽伸機(jī)、卷繞機(jī)而言,同步電動(dòng)機(jī)開環(huán)變頻傳動(dòng)是一種簡(jiǎn)單、理想的選擇方案。同步電動(dòng)機(jī)按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為:磁阻式同步電動(dòng)機(jī),磁滯式同步電動(dòng)機(jī),永磁式同步電動(dòng)機(jī)。工業(yè)用永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)相近,其定子部分與一般的異步電機(jī)無(wú)多大不同,轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子區(qū)別是多了一套永磁體。也即在磁阻同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的槽中嵌入永久磁鐵,就成了永磁同步電動(dòng)機(jī)了。使用不同的永磁體材料,永磁同步電機(jī)的性能上有很大區(qū)別。用鐵氧體永磁材料制造的同步電動(dòng)機(jī),歷史比較悠久,缺點(diǎn)是磁能級(jí)低,磁場(chǎng)強(qiáng)度小,電機(jī)體積較大,容量很難做大,優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉,起動(dòng)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(dòng)機(jī)要好。而用稀土永磁材料制成的永磁同步電動(dòng)機(jī)具有更多的優(yōu)越性,稀土永磁材料具有很高的磁能積,剩磁高,電動(dòng)機(jī)體積小,效率高,功率因素高,調(diào)速精度高,調(diào)速范圍大,輸出特性硬,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),在開環(huán)控制下可取得很好的調(diào)速性能。2.國(guó)產(chǎn)TYBZ系列稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)國(guó)內(nèi)永磁同步電動(dòng)機(jī)的起步雖晚,但發(fā)展迅速。浙江中源電氣有限公司生產(chǎn)的TYBZ系列稀土永磁同步電動(dòng)機(jī),有如下的優(yōu)點(diǎn):(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(shù)小,不易退磁等特點(diǎn);而日本、西歐由于缺乏稀土資源,其同步電動(dòng)機(jī)大多仍采用鐵氧體永磁材料,即便采用稀土永磁材料,質(zhì)和量上都會(huì)有折扣,這也是國(guó)產(chǎn)同步電機(jī)在電氣性能上更優(yōu)越的原因之一;(2)轉(zhuǎn)子磁鋼嵌入方法以及鼠籠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是永磁同步電動(dòng)機(jī)核心技術(shù)之所在,中源電氣對(duì)此做了大量研究與改進(jìn),電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁路分布更加有效均勻,起動(dòng)更加方便;(3)特別設(shè)計(jì)的定子繞組嵌線方法,有利于電動(dòng)機(jī)輕載運(yùn)行與低頻(<5Hz)運(yùn)行,且在任何調(diào)頻段無(wú)振動(dòng);(4)調(diào)速精度高(調(diào)速度誤差在1/30000);調(diào)速比寬,調(diào)頻范圍從2Hz-300Hz;體積小、重量輕,等等。 四.選用國(guó)產(chǎn)同步電動(dòng)機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)以及采取的措施1.佛山項(xiàng)目的陰影及分析原因當(dāng)初選用國(guó)產(chǎn)同步電動(dòng)機(jī)是冒有一定風(fēng)險(xiǎn)的。與儀征化纖合作的三家日本公司均沒(méi)有國(guó)產(chǎn)同步電動(dòng)機(jī)的配套經(jīng)驗(yàn),他們對(duì)國(guó)產(chǎn)同步電動(dòng)機(jī)的質(zhì)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(zhǎng)絲項(xiàng)目中有過(guò)一次合作,但終以失敗告終。中源電氣對(duì)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(dòng)機(jī)的壓頻比特性產(chǎn)生了偏差。當(dāng)電機(jī)不在自己的特性曲線下運(yùn)行時(shí),將發(fā)生啟動(dòng)困難、電流增大、溫升過(guò)高、噪音異常、振動(dòng)等現(xiàn)象,從而無(wú)法正常工作。a:佛山現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)曲線(東麗專用明電舍變頻器)b:改進(jìn)后實(shí)測(cè)曲線(富士200V2.2KW變頻器)c:32-195V/17-95Hz,合同約定曲線d:實(shí)際提供的曲線圖中,電動(dòng)機(jī)的實(shí)際曲線d與約定曲線c有一定偏差。在現(xiàn)場(chǎng)用東麗專用明電舍變頻器驅(qū)動(dòng),測(cè)得a曲線,電動(dòng)機(jī)無(wú)法工作。 事件發(fā)生后,中源電氣作了種種補(bǔ)救努力,如對(duì)電機(jī)磁鋼進(jìn)行了修改,修正后的壓頻比曲線b更接近約定曲線c,若對(duì)東麗專用變頻器參數(shù)稍作調(diào)整,相信該批電機(jī)仍可正常工作,但由于種種原因,雙方未能夠繼續(xù)試驗(yàn)合作。在客觀地分析了佛山項(xiàng)目的原因以及對(duì)國(guó)產(chǎn)同步電動(dòng)機(jī)做了充分的調(diào)研之后,儀征化纖果斷決策選用國(guó)產(chǎn)同步電動(dòng)機(jī)替代進(jìn)口同步電動(dòng)機(jī)。2.項(xiàng)目實(shí)施監(jiān)控為確保萬(wàn)無(wú)一失,在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中我們對(duì)各關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了嚴(yán)密的監(jiān)控。除嚴(yán)格把住電動(dòng)機(jī)自身的材質(zhì)、性能關(guān)外,我們重點(diǎn)落實(shí)了電動(dòng)機(jī)與變頻器間的銜接以及與減速機(jī)間的銜接。●合同技術(shù)附件嚴(yán)格細(xì)致:明確各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo),明確永磁材料、矽鋼片、漆包線、軸承等主輔原材料的規(guī)格、選型及廠家?!駞f(xié)調(diào)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(dòng)機(jī)樣機(jī),并對(duì)樣機(jī)進(jìn)行全面測(cè)試后再允許批量生產(chǎn)。●協(xié)調(diào)與減速機(jī)的銜接:兩者間的銜接采用非標(biāo)法蘭端蓋直連方式,稍有差錯(cuò)就會(huì)影響整機(jī)的性能。由于我們明確由減速機(jī)廠對(duì)裝配后的整機(jī)性能負(fù)責(zé),所以這家中日合資的減速機(jī)廠對(duì)電機(jī)的機(jī)加精度、震動(dòng)、跳動(dòng)等都提出了比國(guó)標(biāo)高得多的要求,這給電機(jī)的制造帶來(lái)了很大難度,但同時(shí),也使電機(jī)的整體性能與產(chǎn)品檔次得以大幅提高?!窀欀圃爝^(guò)程,把好檢驗(yàn)關(guān)。在派人監(jiān)造、測(cè)試、檢驗(yàn)的同時(shí),我們還邀請(qǐng)國(guó)家有關(guān)質(zhì)量檢測(cè)部門參與質(zhì)量檢驗(yàn),并請(qǐng)日本卷繞機(jī)廠家協(xié)助我們對(duì)樣品電機(jī)進(jìn)行全面檢測(cè)。 五.項(xiàng)目運(yùn)行現(xiàn)狀性能方面:目前已投入運(yùn)行的國(guó)產(chǎn)同步電動(dòng)機(jī)狀況良好,電氣性能如運(yùn)行電流、溫升等情況均好于進(jìn)口電動(dòng)機(jī),而機(jī)械性能如跳動(dòng)、噪音等情況也比預(yù)期的要好得多。投資方面:采用國(guó)產(chǎn)永磁同步電動(dòng)機(jī),為儀化化纖節(jié)約了一大筆投資費(fèi)用,據(jù)初步估算,同檔次的進(jìn)口與國(guó)產(chǎn)同步電動(dòng)機(jī)的價(jià)格差約在4~6倍,僅此一項(xiàng),儀征化纖7.5萬(wàn)噸長(zhǎng)絲項(xiàng)目就為國(guó)家節(jié)省投資約六百萬(wàn)元人民幣。2.國(guó)產(chǎn)、進(jìn)口同步電動(dòng)機(jī)2000年報(bào)價(jià)比較(人民幣元)售后服務(wù)方面:隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)改革的不斷輸入,國(guó)內(nèi)企業(yè)特別是合資企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)都加大了售后服務(wù)的投入,服務(wù)質(zhì)量不斷提高。無(wú)論是在交通、語(yǔ)言交流方面,還是在通訊、信息反饋、現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)響應(yīng)方面,采用國(guó)產(chǎn)化設(shè)備有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),特別是在備件供應(yīng)上更顯得及時(shí)、方便、價(jià)廉。購(gòu)買進(jìn)口設(shè)備的企業(yè)都有這樣的體會(huì),外商出售設(shè)備本身也許盈利并不高,而日后的備件費(fèi)、維護(hù)費(fèi)卻高得令人咋舌。 六.結(jié)束語(yǔ)國(guó)產(chǎn)永磁同步電動(dòng)機(jī)在年產(chǎn)7.5萬(wàn)噸長(zhǎng)絲裝置上的應(yīng)用是一個(gè)良好的開端。實(shí)踐證明,中低速國(guó)產(chǎn)永磁同步電動(dòng)機(jī)的性能、質(zhì)量已趕上或超過(guò)進(jìn)口同類產(chǎn)品,完全可以替代進(jìn)口產(chǎn)品。目前儀征化纖正準(zhǔn)備與中源電氣公司進(jìn)一步合作,研制開發(fā)長(zhǎng)絲裝置中牽伸輥高速同步電動(dòng)機(jī)、卷繞頭錠子軸高速同步電動(dòng)機(jī),實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有裝置的備件國(guó)產(chǎn)化,為國(guó)家節(jié)省更多外匯。儀征化纖的日本、德國(guó)設(shè)備供貨商也正尋求與中源電氣公司進(jìn)行長(zhǎng)期合作。隨著我國(guó)紡織工業(yè)的迅猛發(fā)展,國(guó)產(chǎn)卷繞機(jī)的不斷成熟,永磁同步電動(dòng)機(jī)在紡織領(lǐng)域中的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。我們期待著更多的國(guó)內(nèi)設(shè)備制造廠,以振興民族產(chǎn)業(yè)為己任,設(shè)計(jì)制造出越來(lái)越多的優(yōu)秀產(chǎn)品;同時(shí),我們也吁請(qǐng)?jiān)絹?lái)越多的企業(yè)、部門,關(guān)注、扶持、選用國(guó)產(chǎn)名優(yōu)產(chǎn)品,使我國(guó)的制造業(yè)真正走上良性循環(huán)的軌道上來(lái)。
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