高压永磁同步电动机现场试验与研究分析 电气工程专业

高压永磁同步电动机现场试验与研究【摘要】目前工业领域中采用的高压中、大功率异步电动机普遍存在效率偏低、功率因数差等浪费电能现象。为实现中、大功率电动机高效节能目标，高效永磁同步电动机的研发和应用已成为国内外发展的必然趋势。高效永磁同步电动机理论分析、实验室试验和国家权威机构检测成功后，对现场应用尚无完整的试验研究数据，无法通过试验和监测手段对高效永磁同步电动机进行经济效益分析。本文通过在张家口发电厂首次应用，并通过严格试验得出相关研究数据和分析结果。【关键词】高效永磁同步电动机；现场方案；试验研究；结果分析0引言在工业、建筑以及公用设施领域中电动机是重要的原动力设备，也是电能消耗的最大用户，和节电潜力的最大用户。2012年我国各类电动机总装机容量约为5亿千瓦，其中异步电动机的装机容量占全国电动机装机容量的90%，约占全国用电量的60%，占工业用量的75%，系统用电效率比国外先进水平低5%-15%，相当于每年浪费电能约1500亿千瓦时。目前工业领域中采用的高压中、大功率异步电动机普遍存在效率偏低、功率因数差等浪费电能现象。为实现中、大功率电动机高效节能目标，高效永磁同步电动机的研发和应用已成为国内外发展的必然趋势。1应用原理高效高压永磁同步电动机是采用具有自主知识产权的新型转子结构实现异步启动同步运行的永磁电机，建有感应电动机和电励磁同步电动机的特点。定子采用改进的三相异步电动机定子，转子采用内嵌稀土永磁材料的实心结构。启动时依靠定子旋转磁场与笼型转子相互作用产生的异步转矩实现启动；运行时由转子内嵌的永磁体提供磁场结合定子旋转来维持电动机同步运行。由山西北方机械制造有限责任公司生产的高效永磁同步电动机，通过了理论分析、实验室试验和国家权威机构检测。但该产品在生产现场应用中缺乏大量的实践数据支持，针对发电企业没有进行试验应用案列，对现场系统、设备没有建立直观理论和实际体系，无法通过试验和监测手段对高效永磁同步电动机进行经济效益分析。本次现场试验，是TYC4002-6型高效永磁同步电动机首次在生产现场进行运行经济性、安全性、可靠性试验，并和原异步电动机进行比较鉴定。2试验方案研究与分析大唐国际张家口发电厂共有8台30万千瓦机组，装机容量240万千瓦，电厂自用电量占发电量的6%，其中电动机是电厂用电的主要设备。为实现总公司的节能减排目标，拟用山西北方机械制造有限责任公司生产的TYC4003-6（6kV315kW）高效高压永磁同步电动机替代JS148-6（6kV310kW）三相异步电动机。通过设备筛选和系统可靠性分析，决定在排浆泵的驱动电机进行试用，并成立课题小组进行跟踪、试验、分析，以验证其节电、环保性能指标，为节能技术改造奠定基础。2.1电机试验方案确定电机安装地点确定后，我们对现场系统和设备进行规划和调整，首先确认了用缓冲水箱容积变化来计量系统出力的精确测试方案；第二，将原排浆泵出口阻力不匹配的并列管道进行改进，对排桨泵叶轮、轴封、调整门进行检查更换，对电机地基进行检查，对电测仪表（电压、电流、功率因数、总功率、有功功率、无功功率、有功用电量、无功用电量）进行检验；对S148-6三相异步电动机和TYC4003-6高效永磁同步电动机的技术指标、参数、特性做分析对比；对排浆泵系统、电测系统、轴封水系统、补水系统、水箱结构、监测表计等进行分析评价。2.2设备主要技术参数二单元３组一级排桨泵驱动原电机是兰州电机厂生产的JS148-6三相异步电动机。拟采用TYC4003-6高效永磁同步电动机代替。在不改变工况和电机控制系统的情况下，进行试验（试用），其电机的主要参数对比如下：型号：TYC4003-6JS148-6额定功率：315Kw310KW额定电压：6000V6000v额定电流：31.8A35.8A额定转速：1000r/min987r/min电机接法：YY工作方式：S1S1防护等级：IP23IP23绝缘等级：FB2.3试验系统如下：二单元三组一级排浆泵驱动电机JS148-6三相异步电动机系统分布示缓冲洗箱缓冲洗箱前池标尺调整门调整门#2排浆泵电机调整门#1排浆泵电机（试验电机）压力表压力表补水缓冲洗箱排水总管（试验系统）溢流管3应用情况3.1TYC4003-6高效高压永磁同步电动机与JS148-6三相异步电动机试验比较发现，在输出有功功率满足现场使用条件下，电机输入功率得到减低，功率因数得到了大幅度的提高达到0.997，永磁同步电动机电流降低了13.65%，无功功率降低了82.89%，节电效果明显。3.2在同等工况下，高压永磁同步电动机带动的排浆泵比三相异步电动机带动的排浆泵出力明显上升，流量多出18%，即多做功。3.3电机通过气隙、风道和轴流风扇的优化设计，提高了通风散热效果，有效降低了电机温升。3.4采用实心磁极和启动笼的复合转子结构，提高了电动机的启动性能。同时因转子表面损耗和杂散损耗的减少，提高了电动机效率。3.5由于大量无功损耗的降低，使得系统电压稳定，电压质量提高，能够降低变压器的负载率，提高供电系统的经济运行水平，为企业产生间接的经济效益。同时，