我公司余熱發電循環水冷卻系統采用2臺75 kW冷卻塔風機供循環水冷卻，冷卻風機傳動部分采用的是電機+傳動軸+減速機的傳統設備驅動結構，電機和減速機輸入軸之間用鋼制傳動軸連接。

（1）冷卻風機的減速機安裝在冷卻塔內部，傳動軸長達4 m，由于環境非常潮濕，傳動軸銹蝕嚴重，傳動軸因銹蝕層不均衡脫落失去動平衡，引起設備振動嚴重，傳動軸需要定期除銹校動平衡，費用高。

（2）冷卻風機減速機隨著運行時間的增加，輸入軸油封磨損嚴重，導致漏油，需要定期補油，也污染環境。

（3）減速機設計的結構較緊湊，發熱量很大，散熱能力弱，導致減速機溫度高，油封和潤滑油壽命短，需要經常保養。

（4）驅動部分電機啟動方式為直接啟動，設備運行負載率低，效率僅0.78，能耗高。

永磁直驅電動機采用變頻矢量控制技術、低速大扭矩直驅技術、智能控制技術，結構簡化，具有高效低耗、低速大扭矩、高可靠免維護、高剛度快響應、無須潤滑等特點，由于轉速低運行平穩，振動小，極大減少了日常維護檢修工作量，節省了人力物力成本。適合在冷卻風扇場景使用。

主要優勢：

（1）永磁直驅電機直接驅動負載，去除了減速機，結構簡單可靠，基本實現免維護。

（2）去除了減速機和傳動軸，系統傳動效率在0.93，在額定頻率以下運行時為恒轉矩特性，滿足設備重載啟動要求，設備運行更節能。

（3）設備占用空間小，沒有潤滑油及減速機備品備件等消耗。

（4）變頻器控制可實現軟啟動，減少了對負載設備的沖擊，延長其使用壽命。

（5）低負載情況下，可以適當降低運行頻率，達到更好的節能效果。

3.1　負載運行功率因數、效率對比

冷卻塔風機改造前功率為 75 kW，額 定 電 流160 A，運行電流最大為76 A左右，負載率約為56%，異步電機與永磁電機不同運行負載下效率、功率因數對比見圖1。

永磁直驅電機跟冷卻塔風扇直連葉輪轉速一 致，n0=n=155 r/min（n為 風 扇 轉 速），所 需 軸 功 率P=1.732UIcosφη1η2η3=1.732×0.38×76×0.855×0.86×0.95×0.96≈33.5 （kW），所需扭矩T=9 550P/n0=9 550 ×33.5÷155= 2 064（N·m）。

永磁直驅電機性能參數見表1，改造后實物見圖2。

3.2　永磁電機的缺點

永磁同步電機一般都選擇稀土永磁材料（釹鐵硼）作為永磁體，目前稀土材料價格比較昂貴，前期的投資成本較高。稀土永磁同步電機在溫度過高時，在沖擊電流產生的電樞反應作用下，或者在劇烈的機械振動時可能產生不可逆退磁，使電機性能下降，甚至無法使用。所以使用環境上要注意電機散熱方案的制訂和防止振動的措施。

冷卻塔風機電機采用 2 臺 55 kW永磁直驅電機后，在相同運行工況下，單臺永磁電機秋冬季每小時電流平均降低約35 A，運行中實測電壓340 V左 右，取U=340 V，cosφ=0.97，η=0.95，則 功 率 為P=1.732UIcosφη=1.732×0.34×35×0.97×0.95=18.9（kW），預 計 每 小 時 可 節 電 18.9 kWh。春夏季每小時電流平均降低約 28 A，運 行 中 實 測 電 壓 370 V左 右，取U=370 V，cosφ=0.97，η=0.95，則 功 率 為：P=1.732UIcosφη=1.732×0.37×28×0.97×0.95=16.5（kW），預 計 每 小 時 可 節 電 16.5 kWh。根據改造前后電能計量表計量數據對比，秋冬季單臺電機每小時可節電17 kWh，春夏季單臺電機每小時可節電15 kWh，按照全年70%運轉率計算，單臺電機年節電約9.8萬kWh。

冷卻塔風機驅動系統改造成永磁電機直驅系統后，解決了設備漏油及振動大等問題，提高了設備運行效率，節電效果明顯，每小時節電約15~17 kWh，節電率40%，同時減少了維護量，提高了系統運轉率，延長了設備使用壽命。

                                                           （編輯　張　迪）

                                                           文章引用水泥雜志