【壓縮機網(wǎng)】電機服務(wù)系數一詞出自美國全國電氣制造商協(xié)會(huì )（NEMA）編寫(xiě)出版的《MG1-2009電動(dòng)機和發(fā)電機部分》標準，俗稱(chēng)NEMA MG1標準。該標準詳細闡述了交流電動(dòng)機的服務(wù)系數（Service Factor，或稱(chēng)使用系數，簡(jiǎn)稱(chēng)S.F）和服務(wù)系數在交流電動(dòng)機上的應用，其主要內容是：交流電動(dòng)機的服務(wù)系數是一個(gè)乘數。當它乘上額定功率時(shí)，表示在服務(wù)系數規定的條件下允許承受的功率負載。

　　在通常使用條件下，按額定負載連續運行。當電壓和頻率保持銘牌上規定值時(shí)，電動(dòng)機可過(guò)載至額定功率乘上銘牌上的服務(wù)系數。電動(dòng)機在任何大于1的服務(wù)系數下運行，其效率、功率因數和轉速可不同于在額定負載條件下的數值，但堵轉轉矩和電流及最大轉矩將維持不變。電動(dòng)機在任何大于1的服務(wù)系數下連續運行時(shí)，將減少預期使用壽命。與按額定的銘牌功率下運行相比，絕緣壽命和軸承壽命將會(huì )減少。

　　此外還給出了服務(wù)系數為1.15及以上的電動(dòng)機，在服務(wù)系數的負載下運行時(shí)，其溫升值的規定：絕緣等級A級時(shí)為70℃；絕緣等級B級時(shí)為90℃；絕緣等級F級時(shí)為115℃，并指出如果采用F級絕緣時(shí)應對軸承溫度和潤滑等予以特殊考慮。以上是NEMA標準所談到的電機服務(wù)系數。

　　通俗講，電機服務(wù)系數表示允許電機長(cháng)期連續工作的最大負載率，是衡量電機連續負載工作能力的一個(gè)參數。它是為了滿(mǎn)足特殊應用場(chǎng)合或者工作制式備用的過(guò)載率，數值上為允許的最大輸出功率與額定功率的比值，工作制式是運行模式，與能力系數不應混淆在一起。

　　如：功率為30kW的電機，如果服務(wù)系數為1.15，那么它的實(shí)際可輸出最大功率為30×1.15=34.5kW。

　　今天，我們討論一下工作制式和服務(wù)系數，通過(guò)一些實(shí)例解讀服務(wù)系數，旨在指導電機設計和合理使用電機。

　　空壓機電機服務(wù)系數實(shí)例解讀

　　電機常見(jiàn)工作制式有S1連續工作制、S2短時(shí)工作制、S3～S7周期工作制，不常見(jiàn)的有S8變速變負載的連續周期工作制及S9負載、轉速非周期性變化工作制。當運行模式與標準模式S1～S9工作制中的任何一種都不吻合，如要求電機變負荷連續運行，可以用“S1連續工作制+服務(wù)系數”等組合方式約束、表征電機性能。盡管“工作制+服務(wù)系數”組合實(shí)際上確實(shí)是一種工作制式，但卻不能說(shuō)服務(wù)系數是工作制式。

　　服務(wù)系數是一個(gè)綜合指標，數值上等于最大過(guò)載率。根據三相異步電動(dòng)機的運行特性，服務(wù)系數大小一般規定為1.15-1.25，因為使用偏低的服務(wù)系數，實(shí)際沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的應用效能；服務(wù)系數偏高，電機運行經(jīng)濟性不理想。

　　以螺桿空壓機為例，電動(dòng)機負載的大小呈周期性變化，它隨著(zhù)使用者對氣量的需求而變化，當達到了使用者所設定的最高工作壓力時(shí)空壓機開(kāi)始卸載，當管網(wǎng)的工作壓力下降到使用者所設定的最低工作壓力時(shí)空壓機自動(dòng)加載。

　　電動(dòng)機的功率選擇就是使電動(dòng)機一般在預期的負荷下工作時(shí)效率最高、功率因數較大。但電動(dòng)機的軸功率同時(shí)必須能滿(mǎn)負荷運行，即適應客戶(hù)長(cháng)時(shí)間過(guò)載運行的實(shí)際工況。通常，滿(mǎn)負荷運行時(shí)電動(dòng)機功率的選擇是預期經(jīng)濟運行軸功率乘上1.1倍。

　　若直接用1.1倍預期經(jīng)濟運行軸功率選擇電動(dòng)機功率就沒(méi)有了我們所說(shuō)的“服務(wù)系數”，其后果就是電動(dòng)機的效率和功率因數都比較偏低，造成能源和成本方面的浪費。因此，“服務(wù)系數”實(shí)際又是確?？諌簷C高效率經(jīng)濟運行的重要參數。

　　表1是一臺2極15kW、IP23、服務(wù)系數1.15電機的實(shí)測參數。

　　從表中數據可以看出，定子繞組溫升、軸承溫度、機殼溫度都有明顯的升高。有的電機廠(chǎng)家做型式試驗時(shí)只按照標準電機進(jìn)行試驗，不能準確判斷電機在其它服務(wù)系數狀況下的性能指標。

　　空壓機行業(yè)“電機服務(wù)系數”潛規則

　　目前國內空壓機行業(yè)所謂的“電機服務(wù)系數”，它實(shí)際上已經(jīng)完全背離了NEMA的準則，比如原本是額定功率為110kW的電機，電機銘牌上則寫(xiě)成額定功率90kW，S.F標記為1.2或1.25。對于行業(yè)外人士可能想不通，大功率電機當小功率賣(mài)豈不是虧本了嗎？其實(shí)從紙面看110kW比90kW功率大20kW，在機組輸入比功率相同的情況下（同樣都是1級能效），當然90kW的空壓機節能。

　　即將于今年7月1日正式實(shí)施的GB19153-2009《容積式空氣壓縮機能效限定值及能效等級》標準，規定了回轉空壓機機組輸入功率試驗值，應小于驅動(dòng)電動(dòng)機額定功率大一檔的值。比如電動(dòng)機額定功率90kW，其在空壓機額定排氣壓力下運行時(shí)，機組輸入功率不得超過(guò)110kW，這從源頭上遏制了電機服務(wù)系數的惡性膨脹。同時(shí)為了獲得較小的機組輸入功率（對于風(fēng)冷空壓機來(lái)說(shuō)還要考慮冷卻風(fēng)扇電機），則需要采用高效率的電動(dòng)機。尤其是變頻空壓機，為了滿(mǎn)足容積流量40%時(shí)能獲得更好地能效指標，也就是說(shuō)電動(dòng)機在低轉速時(shí)電機效率仍然很高，這就需要采用永磁同步電機或有同樣功效的電動(dòng)機。

　　總之，利用和使用好電動(dòng)機的“服務(wù)系數”，方可將空壓機類(lèi)設備控制在規定的、合理的范圍內運行。否則，電機的初始設計必然會(huì )偏離實(shí)際負荷狀況，電機效能或得不到充分發(fā)揮或無(wú)法勝任”滿(mǎn)負荷”長(cháng)期連續運行。

　　參考資料

　　高效電機領(lǐng)跑者，《新版GB19153標準即將發(fā)布，容積式空壓機節能減排“更接地氣”》，2019.11.27

來(lái)源：壓縮機雜志第157期綜述欄目