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永磁变频螺杆空压机是否一定节能?

编辑:上海怀锦机电设备有限公司时间:2020-08-14

  永磁变频螺杆空压机是否一定节能?


  压缩空气是非常优质的动力源,在石油化工、冶金、矿山、电力、纺织、轻工、医药、电子、建筑、机械制造、交通运输及国防军工等各行业和经济部门中得到了广泛应用,未来市场长期仍将呈现增长态势。


  近年进入了螺杆机飞速发展的时代,质量日趋稳定,能效水平逐步提高,近10年能效水平提高了近10%。由于产品设计和加工工艺更加成熟,单台螺杆机流量上限已达到近100m³/min,已跨入离心机的市场领域。


  而由于量产水平的提高,在5.5kW以上的小机系列价格下降幅度很大,虽比活塞机价格仍然较高,但差距已经很小,已在很多消费者能够接受的范围,也因此开始逐步替代这一范围的活塞机产品。


  在未来相当长的一段时间螺杆机仍将作为主要的空气压缩机产品,并逐步扩大在市场上的优势。国产品牌技术水平已经达到国际先进水平,能效值接近甚至优于国外品牌,价格大幅下降。


  近年来,产品不断创新,出现永磁一体变频、两级压缩、喷水螺杆、无油润滑等新技术、新产品。尤其是永磁变频螺杆空压机在市场上获得了巨大成功,主要原因是其具有明显的节能优势,这从JB/T13345-2017《一体式永磁变频螺杆空气压缩机》对比其它几个相关标准得到印证。


  标准主要差异内容解析


  1.1与相关产品的差异


  一体式永磁变频螺杆空气压缩机(以下简称“永磁空压机”)是一般用喷油螺杆空气压缩机(以下简称“螺杆空压机”)和一般用变频喷油螺杆空气压缩机(以下简称“变频空压机”)的特殊形式,其工作原理、主要结构及产品功能等与螺杆空压机和变频螺杆空压机基本一致,只是驱动电动机采用永磁同步电动机。


  由于永磁同步电动机与感应电动机相比,不需要无功励磁电流,可以显著提高功率因数(可达到1),减少了定子电流和定子电阻损耗,而且在稳定运行时没有转子铜耗,进而可以减小风扇(小容量电机甚至可以去掉风扇)和相应的风摩损耗,效率比同规格感应电动机可提高2~8%。


  而且,永磁同步电动机在25~120%额定负载范围内均可保持较高的效率和功率因数,使轻载运行时节能效果更为显著,因此永磁空压机具有高效节能的效果。


  1.2、与JB/T6430-2014的主要技术差异


  (1)目前国内行业生产的永磁空压机功率范围在2.2~315kW左右,因此JB/T13345-2017的功率范围为2.2~315kW;而螺杆空压机功率范围为2.2~630kW。JB/T13345-2017功率范围缺少功率630kW的容积流量、机组输入比功率等技术指标。


  (2)JB/T 13345-2017规定工况下的冷却水量额定排气压力为0.3MPa、0.5MPa时分别为2.0L/m3、3.0L/m3,而JB/T6430-2014统一规定为3.0L/m3,其他排气压力档冷却水量两标准一致。


  (3)由于永磁空压机配有变频器,随着频率的变化,驱动电动机的实际功率也随之变化,导致电机效率变化,因此JB/T13345-2017标准中没有轴功率和比功率技术指标,但是JB/T 13345-2017标准中增加了基准频率、中间频率和低速频率下机组输入比功率指标,且基准频率下机组输入比功率指标明显优于GB19153-2009《容积式空气压缩机能效等级及能效限定值》标准中螺杆空压机的指标。


  基于JB/T 13345-2017标准中功率范围为2.2~315kW,下面我们以市场上常见的额定排气压力为0.8MPa风冷固定全罩式的螺杆压缩机为例分别比较永磁空压机(基准频率下)、螺杆空压机机组输入比功率。


  从表1中的数据可以看出永磁螺杆空压机在驱动电动机功率2.2~45kW时基准频率和中间频率下的机组输入比功率与螺杆空压机2级能效指标一致,由此可见,在电动机功率2.2~45kW时永磁空压机必须为GB19153-2009标准中的节能产品。


  但是在55~315kW时基准频率和中间频率下的机组输入比功率指标明显增加,处于螺杆空压机2级能效与3级能效之间,甚至在110~315kW中间频率下指标还高于3级能效要求。


  由此可见永磁空压机节能效果随驱动电动机功率增加而显著下降。


  1.3、与JB/T10972-2010的主要技术差异


  (1)JB/T13345-2017标准中按额定排气压力分别为:0.3/0.5/0.7/0.8/1.0/1.25MPa,给出容积流量、机组输入比功率等指标,而JB/T10972-2010标准则按额定排气压力分别为:0.7/0.8/1.0/1.25MPa给出容积流量、机组输入比功率等指标,由此可见JB/T 13345-2017标准适用范围更广泛,比JB/T10972-2010标准多出了0.3MPa和0.5MPa技术指标。


  (2)永磁空压机标准JB/T13345-2017在基准频率、中间频率下和低速频率下的机组输入比功率等指标见表2,


  由表中数据可以看出均明显优于变频空压机JB/T10972-2010标准中的相关值,在驱动电机功率2.2~45kW时节能(JB/T10972-2010标准中的机组输入比功率值减去JB/T13345-2017标准中的机组输入比功率值,除于JB/T10972-2010标准中的机组输入比功率值)效果非常明显,在9.0~12.7%之间,在其他功率时节能效果也较好,均优于5%以上。


  具体节能率详见表3。在低速频率下的机组输入比功率指标两项标准完全一致。


  (3)由于永磁电动机噪声低,因此永磁空压机标准JB/T13345-2017中的噪声声功率指标比螺杆空压机标准JB/T6430-2014和变频空压机标准JB/T10972-2010中的要求低5~13dB。