电镀水泵电机

在电镀水泵上的应用

背景

中国泵行业是在新中国成立以后发展起来的，特别是改革开放以来，泵行业得到了快速发展。除少数的特殊泵类产品外，现有的产品品种和数量基本上能满足国民经济各部门的需要。泵行业主要产品有各类离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵、回转式容积泵、往复式容积泵和水环真空泵等。现有用泵配备的电机主要为三相异步电机，整体经济运行区间窄，耗能大，大多执行的是IE1或IE2能效标准，根据2021年6月1日开始实施的最新版强制性国家标准GB18613-2020《电动机能效限定值及能效等级》，这意味着IE2及以下能效等级的标准工业电机将强制停产并列入淘汰电机范畴。“十四五”是我国实现碳达峰目标的关键期和窗口期，该形势下，亟需对老旧电机进行改造升级。

工艺流程

表面处理是通过一种材料经过加工转化为另一种物体表面的方式叫表面加工，它可以提高一个物体外表的美观感。目前我们常见的有烤漆和电镀。

电镀之前一般都要抛光，抛光目的是进一步降低零件表面的粗糙度，获得光亮的外观。

电镀是一种化学过程，它是在外界直流电源的作用下通过两类导电在阳极和阴极两个电极上进行氧化还原反应的过程。在含有欲镀金属的盐类溶液中，以被镀基体金属为阴极，通过电解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成镀层的一种表面加工方式。镀层性能不同于基体金属，具有新的特征。根据镀层的功能分为防护性镀层，装饰性镀层及其它功能性镀层。

电镀工艺过程一般包括电镀前预处理，电镀及镀后处理（钝化处理）三个阶段。

镀前预处理

镀前预处理的目的是为了得到干净新鲜的金属表面，为最后获得高质量镀层作准备。主要进行脱脂，去锈蚀，去灰尘等工作。步骤如下：

第一步  使表面粗糙度达到一定要求，可通过表面磨光，抛光等工艺方法来实现。

第二步  去油脂，可采用溶剂溶解以及化学，电化学方法来实现。

第三步  除锈，可用机械，酸洗以及电化学方法除锈。

第四步  活化处理，一般在弱酸中侵蚀一定时间进行镀前活化处理。

钝化处理

所谓钝化处理是指在一定的溶液中进行化学处理，在镀层上形成一层坚实致密的，稳定性高的薄膜的表面处理方法。钝化使镀层耐蚀性大大提高并能增加表面光泽和抗污染能力。这种方法用途很广，电镀后一般都可以进行钝化处理。

工况简介

1)   负载特性：

水泵电机属平方转矩。即流量与转速成正比，转矩或水压与转速平方成正比，轴功率与转速立方成正比。低速负载力矩小，输出功率小，高速负载力矩大，输出功率大；要根据实际工况要求，3000rpm电机一般用在扬程微高，流量不大情况下。流量大扬程小的场合可以选择1500rpm电机。超大流量，较低扬程选择1000rpm电机，当选择1000rpm 电机，功率可根据轴功率减小一个等级。

2)   启动特性：

水泵的工作特性为启动力矩相对较小，启动频次相对较少，连续运行时间相对较长等特征。

3)   动力配置：

存量市场中的水泵常见选型和设计裕量大，效率低。常用动力配置采用工频直驱或是三相异步电机+变频器方案，电机能效低，高效区间窄，常运行于低效区间，综合用电经济性差。

海川电气方案

本次改造依托超高效助磁同步磁阻电机技术，以管绞机驱动系统作为节能改造对象。采用HCM5系列超高效助磁同步磁阻电机作为主驱动电机，具有能耗小，高效区间宽，体积小，可靠经济等特点。选择G6系列驱动器作为电机驱动控制装置，矢量控制，助磁电机专用底层算法，控制性能好，稳定高效。

① 电机产品介绍

HCM5系列是采用新型助磁同步磁阻电机技术设计制造的全封闭、自扇风冷超高效三相助磁同步磁阻电动机，符合国标一级能效要求（IEC标准：IE5）。

具有效率高、起动转矩大、噪声振动低、调速范围宽等特点。电机内部不含稀土永磁材料，结构简单、稳定可靠。采用标准中小型异步电动机机壳，方便现场更换，是一种高效节能，节约稀土资源的高效电机驱动解决方案。

可用于驱动各种通用机械设备，如风机、水泵、空压机、纺织机械等，满足各种工业自动化领域设备驱动需求。

电压等级：AVC380V

功率范围：3-355kW

机座号：132-355

能效等级：IEC60034-30-2 IE5能效

转速范围：750/1000/1500/3000r/min

② 电机产品特点

u  高能效：

转子无损耗，效率高，高效区间宽，综合运行经济性好。

u  高功率因数：

以铁氧体磁性材料 作为辅助励磁，无功小，功率因数高。

u  高可靠：

耐高温潮湿腐蚀，不易退磁，可靠性高。

u  高经济性：

以磁阻转矩作为主要转矩来源，电机无稀土永磁材料，高牌号硅钢片等昂贵原材料，驱动器采用传动变频器硬件架构，一种高性价比的IE5能效电机驱动解决方案，经济性好。

③ 驱动器产品介绍

HCD-G6系列变频驱动器是一款通用高性能电流矢量变频驱动器，可以实现助磁同步磁阻电机的速度和转矩控制。采用高性能的矢量控制技术，具有良好的动态控制特性以及过载能力，支持全速度段转速跟踪启动，适用于各种自动化生产设备的驱动。具备丰富的输入输出接口，支持扩展。

输入电压：3PH 380V±10% 50/60Hz

功率范围：0.75-500kW

安装形式：壁挂式安装

④驱动产品特点

u  支持助磁同步磁阻电机全速度段开环/闭环矢量控制。

u  具有良好的动态特性、启动能力、过载能力、恒功率扩速能力。

u  速度和转矩控制模式。

u  内置Modbus及CAN通讯。

u  全速度段转速跟踪启动能力。

应用案例

原方案：异步电机+工频运行   YE3-132M-4-7.5kW-1465rpm

改造方案：高效电机+驱动器

电机型号：HCM5-132M-7.5-1500-T4-FRS-B3

驱动型号 HCD-G6-T47P5GB

应用现场

应用效果

针对电泳槽生产线上的传统异步电机，采用IE5能效的超高效助磁同步磁阻电机作为节能改造替换电机，该电机相对于传统异步电机，相同工况损耗更小，综合高效区间更宽，克服了异步电机损耗大，高效区间窄的劣势。经过对比测试，改造后日平均节省电量27.8kW.h，年共计节约9000kw.h，改造后节电率为23.6%。

用电数据

改造前日用电量数据表：

改造后日用电量数据表：