螺桿空壓機(jī)的電機(jī)服務(wù)系數(shù)是怎么回事，是利還是弊？

當(dāng)前，在螺桿空壓機(jī)行業(yè)存在一個(gè)行業(yè)術(shù)語(yǔ)，即電動(dòng)機(jī)的服務(wù)系數(shù)(S.F)這個(gè)概念。其本意是指在服務(wù)系數(shù)規(guī)定的條件下電機(jī)允許的功率最大負(fù)載。

但在行業(yè)內(nèi)，此“服務(wù)系數(shù)”常被視作行業(yè)的“潛規(guī)則”。這些說(shuō)法主要是“當(dāng)前空壓機(jī)行業(yè)中所說(shuō)的電機(jī)服務(wù)系數(shù)其內(nèi)容已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出本意，用以大充小的非標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)標(biāo)榜電機(jī)小氣量大，以低一檔的能效標(biāo)準(zhǔn)來(lái)獲得高一些的能效等級(jí)?！?

在我國(guó)的電動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有“服務(wù)系數(shù)”這個(gè)概念，只有額定功率這種說(shuō)法，要求額定功率大于軸功率，并留有一定的裕量。

電動(dòng)機(jī)的“服務(wù)系數(shù)”出自于美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)（NEMA）編寫出版的《MG1-2009 電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)部分》標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)服務(wù)系數(shù)的解釋為：電機(jī)的服務(wù)系數(shù)是一個(gè)乘數(shù)。當(dāng)它乘上額定功率時(shí)，表示在服務(wù)系數(shù)規(guī)定的條件下允許承受的功率負(fù)載。

標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于交流異步電動(dòng)機(jī)服務(wù)系數(shù)的規(guī)定。對(duì)于一般用途的電動(dòng)機(jī)：＞1馬力~200馬力為1.15，＞200馬力，2極電機(jī)為1.0，其余為1.15.

在通常使用條件下，電動(dòng)機(jī)按額定負(fù)載連續(xù)運(yùn)行。當(dāng)電壓和頻率保持銘牌上的規(guī)定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)可過(guò)載至額定功率乘上銘牌上的服務(wù)系數(shù)的功率值。

電動(dòng)機(jī)在任何大于1的服務(wù)系數(shù)下運(yùn)行，其效率、功率因數(shù)和轉(zhuǎn)速可不同于在額定負(fù)載條件下的數(shù)值。電動(dòng)機(jī)在任何大于1 的服務(wù)系數(shù)下連續(xù)運(yùn)行時(shí)，將減少預(yù)期使用壽命。與按額定的銘牌功率下運(yùn)行的情況相比，絕緣壽命和軸承壽命將會(huì)減少。

1、 服務(wù)系數(shù)存在的意義

螺桿空壓機(jī)一般有兩種設(shè)計(jì)方案：一種是等功率設(shè)計(jì)方案，另一種是等排氣量設(shè)計(jì)方案。

等功率設(shè)計(jì)方案，大家都知道汽車在上大坡的時(shí)候要減檔變低速，為什么呢？因?yàn)槠嚢l(fā)動(dòng)機(jī)的功率是一定的，當(dāng)汽車上坡的時(shí)候需要加大車輪的扭矩來(lái)克服上坡的阻力。

就螺桿空壓機(jī)而言， 所謂等功率設(shè)計(jì)方案是指在同一種空壓機(jī)主機(jī)類型中電動(dòng)機(jī)功率不變的情況下， 隨著排氣壓力的增加或減小，陽(yáng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速減小或增加，同時(shí)排氣量也隨之減少或增加（陽(yáng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與排氣量成正比）。那么陽(yáng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速是通過(guò)什么方式變速呢？答案是通過(guò)齒輪或皮帶輪進(jìn)行變速。 

對(duì)于電機(jī)功率的選擇來(lái)說(shuō)，使電機(jī)在效率最高和功率因數(shù)較大的情況下工作是最理想的。但由于空壓機(jī)運(yùn)行方式的特殊性，空壓機(jī)長(zhǎng)期并非在滿載額定功率下運(yùn)行，也就是說(shuō)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期在效率和功率因數(shù)較低的情況下運(yùn)行。如果采用電機(jī)服務(wù)系數(shù)，服務(wù)系數(shù)僅在空壓機(jī)最高壓力最大負(fù)荷下短時(shí)間運(yùn)行，其它長(zhǎng)期運(yùn)行在電機(jī)的額定功率下。這樣說(shuō)起來(lái)，電機(jī)服務(wù)系數(shù)也是有存在的道理。

2、 服務(wù)系數(shù)的使用

如某企業(yè)的空壓機(jī)用戶要求吸氣量≥ 40m3/min，排氣壓力0.8MPa。空壓機(jī)廠家根據(jù)此要求選定了吸氣量41m3/min，排氣壓力0.8MPa，電動(dòng)機(jī)額定功率為250kW，電機(jī)的服務(wù)系數(shù)為1.15。從廠家提供的數(shù)據(jù)顯示，空壓機(jī)軸功率為272.8kW。在不考慮裕量的情況下，電機(jī)額定功率至少應(yīng)大于272.8kW。

但是，考慮軸的傳動(dòng)效率、長(zhǎng)期運(yùn)行后設(shè)備老化等因素后，在選取電機(jī)額定功率時(shí)，需在軸功率的基礎(chǔ)上加一些裕量，一般5%～15%不等。廠家配置的電機(jī)額定功率為250kW，小于軸功率272.8kW。由于電機(jī)有服務(wù)系數(shù)，250kW×1.15=287.5 kW ＞272.8kW，則可以滿足要求。

3、 服務(wù)系數(shù)的引用帶來(lái)的利弊

企業(yè)的螺桿空壓機(jī)通常長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，服務(wù)系數(shù)的引用可以較好地適應(yīng)空壓機(jī)的特殊運(yùn)行方式，使電機(jī)在效率較高、功率因數(shù)較大的情況下工作，降低運(yùn)行成本。

服務(wù)系數(shù)的引用也帶來(lái)了一定弊端。首先，造成“小馬拉大車”的情況。電機(jī)額定功率小于軸功率，如果長(zhǎng)期在額定工況下運(yùn)行，電機(jī)會(huì)在長(zhǎng)期高于額定功率的情況下過(guò)載運(yùn)行，導(dǎo)致電機(jī)的實(shí)際使用壽命比預(yù)期壽命短，達(dá)不到廠家保證的使用壽命。

4、 應(yīng)對(duì)策略

電機(jī)服務(wù)系數(shù)的使用作為如今空壓機(jī)行業(yè)普遍存在的一個(gè)現(xiàn)象，短時(shí)間內(nèi)可能無(wú)法消除。作為用戶，建議可以從合同上增加一些特殊要求來(lái)約束廠家，以保證空壓機(jī)的額定出力和電機(jī)壽命。具體地，要求廠家提供空壓機(jī)實(shí)際軸功率，并保證所配電動(dòng)機(jī)銘牌功率大于軸功率。

廠家需保證空壓機(jī)電機(jī)在銘牌功率和其乘以服務(wù)系數(shù)的功率下，均能滿足F 級(jí)絕緣和B 級(jí)溫升，且實(shí)際電流值均不超額定電流值。另外，建議在購(gòu)買空壓機(jī)時(shí)要求廠家在電機(jī)銘牌上至少體現(xiàn)額定功率、服務(wù)系數(shù)、空壓機(jī)軸功率等參數(shù)，并保證參數(shù)的準(zhǔn)確性，從而便于準(zhǔn)確了解電機(jī)參數(shù)。

5、 總  結(jié)

如何利用和使用好電動(dòng)機(jī)的“服務(wù)系數(shù)”，并將其控制在規(guī)定的、合理的游戲規(guī)則中進(jìn)行，這是我們螺桿空壓機(jī)行業(yè)當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。

雙螺桿空壓機(jī)主機(jī)由于先天所固有的壓縮氣體傳遞給轉(zhuǎn)子的軸向力和徑向力無(wú)法平衡而帶來(lái)的一系列問(wèn)題，隨著無(wú)齒輪傳動(dòng)而多多少少傳遞給電動(dòng)機(jī)軸承，從而使一些電動(dòng)機(jī)軸承經(jīng)常運(yùn)行高溫并損毀，這也是驅(qū)動(dòng)雙螺桿空壓機(jī)主機(jī)所要求選用的電動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)沒(méi)有完全匹配好的主要原因之一，相信這方面隨著主機(jī)生產(chǎn)商和電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠商不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)會(huì)加以解決的。