Page 61 - 《橡塑技术与装备》2022年12期

综述与专论 王俊 等·永磁同步驱动在密炼机上的应用

机的驱动方式，相比于直流驱动系统或普通的交流变 特性输出，又能最大程度地降低驱动系统的电能消耗：
频驱动系统，有着更为优秀的驱动特性以及能耗表现， 具体请见下列对比表 1。
在这一驱动模式下，既能实现与直流系统相似的机械

表 1 不同驱动方式对比
变频＋永磁同步电机 直流调速器 + 直流电机 变频＋三相异步电机
效率高全负载段 效率低受负载影响大 效率略低
功率因数低，受负载影响大
功率因数高全负载段功率因素都在 0.95 以上 功率因数略低受负载影响较大
必须增加功率因数补偿装置
永磁电机单机可以做得很大 直流电机很难超过 2 500 kW 功率密度较小
谐波小，特别是高压变频 THD<5％ 谐波大，需要谐波抑制装置 谐波小
对电网无影响。
启动力矩大，过载能力高与直流一致 启动力矩大，过载能力高 启动力矩小，过载能力不强
调速范围宽（矢量控制） 调速范围窄 调速范围略窄
电机结构简单，免维护 电机结构复杂，需要定期维护 电机结构简单，免维护。

3 应用案例 （1） 原 2 300 W 直 流 主 电机 经 多 次 维 修 后， 励
永磁同步驱动在密炼机上的应用，除了常规的新 磁电流无法达到额定电流 39.9 A，驱动器调到额定励
机配套以外，在老式直流驱动系统的改造上也有很大 磁电流后电机温度高，电机励磁线圈会烧坏，现只能
的潜在市场需求。相对于直流系统，永磁同步系统既 降低励磁电流至 32 A 运行，电枢电流大，有时超过
能保持与原直流系统一样优秀的机械特性，又能在传 180%
动效率上大幅提升，降低系统的能耗。所以针对直流 （2）建厂以来此直流电机已修理超过 4 次，每次
系统的永磁同步驱动系统改造最能体现永磁同步驱动 费用超过 15 万，总修理费用已达 60 万元，修理次数
的特性与优点。以下将介绍两个典型的直流系统改造 过多，不再具有维修价值
为永磁同步驱动系统的实际案例。 （3） 维 护保 养 费 用 高，此 电 机 碳 刷 370 元 / 只，
3.1 案例一 每年碳刷更换费用超过 3 万元。
双钱集团（江苏）轮胎有限公司对其一台老式直 因存在上述问题，而高压变频驱动系统，更节能，
流驱动系统的密炼机进行了高压变频器 + 永磁同步电 接近免维护，故需进行改造更换。
机的改造，不但降低了能耗，减少了设备的故障率， 3.1.2 实施方案与改造
同时提升了整体炼胶工艺，使得密炼机能满足更高的 3.1.2.1 密炼机电器控制系统（操作电控系
工艺标准要求。 统）更换
3.1.1 项目实施前情况 ……（略）
3.1.1.1 密炼机电器控制系统（操作电控系 3.1.2.2 密炼机直流驱动改为高压变频驱动
统）故障频繁，维修费用高 系统
……（略） 将已使用 14 年的，有问题的 GE 直流驱动器更换，
3.1.1.2 密炼机直流驱动系统存在隐患 改为高压变频装置，驱动高压变频电机，高压变频器
（1）原密炼机转子转速达不到工艺要求的 55 r/min， 电源为原直流驱动器变压器初级电源，高压变频器输
调到 55 r/min 飞车，为密炼机驱动器本身问题 ； 入电压为 6 kV，输出为 10 kV，见图 4 系统框图。
（2）驱动器内部损坏，有报警信号输出，无法修理， 3.1.2.3 密炼机直流主电机更换为高压变频
屏蔽报警信号运行。 永磁同步电机
（3）原采用主、从双驱动方式，GE 驱动器已运 将需要定期换碳刷、需要外送维护保养故障频繁
行 14 年，与其他机台不通用，不稳定，无法采用测速 地直流电机改为高压变频永磁同步电机，省去维修保
机反馈，采用测速机反馈两驱动器负载不平衡，现采 养费用，同时更节能。
用电枢电压反馈，高速时密炼机转子转速超过工艺范
3.1.3 综合比较
围 ±1 转。 L2 密炼机电器控制以及驱动系统改造后，现场故
3.1.1.3 密炼机直流主电机维护保养费用高 障处理将更方便，改造后目前现场隐患得到彻底排除，

年
2022 第 48 卷 ·11·