中國研發(fā)出全球最先進(jìn)高鐵牽引技術(shù) 耗資1億元

　　2003年，有關(guān)永磁牽引系統(tǒng)的闡述第一次傳入馮江華的耳朵。當(dāng)時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)尚處于理論研究階段。然而，馮江華察覺到，永磁牽引系統(tǒng)必將取代交流異步電機(jī)牽引系統(tǒng)，必須迅速研發(fā)。當(dāng)年，株洲所率先組建了國內(nèi)第一支永磁牽引系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，“從零起步”。

　　株洲所基礎(chǔ)與平臺(tái)研發(fā)中心副主任許峻峰稱，在交流異步電機(jī)牽引系統(tǒng)研發(fā)階段，我國比國外落后了20來年；在更先進(jìn)的永磁同步領(lǐng)域，“我們就像是沒有車燈的汽車，在黑燈瞎火的山路上摸索，方向稍有把握不準(zhǔn)，后果不僅僅是跑偏”。

　　“電機(jī)控溫是項(xiàng)目進(jìn)展最大的瓶頸。”許峻峰介紹，為避免水、灰塵、鐵屑等腐蝕電機(jī)內(nèi)部永磁體，電機(jī)采用全封閉結(jié)構(gòu)，但由于電機(jī)功率太大，發(fā)熱過高，永磁材料在高溫、振動(dòng)和反向強(qiáng)磁場等條件下，可能發(fā)生不可恢復(fù)性失磁的嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)。“如果列車在高速運(yùn)行時(shí)失磁，后果不可想象。”

　　馮江華回憶，“沒有任何可以借鑒的資料，也缺少研發(fā)測試用的相關(guān)設(shè)備”，株洲所只能“摸著石頭過河”，不少數(shù)據(jù)仍要依靠比較原始的笨辦法。“比如說，電機(jī)升溫試驗(yàn)一做就是五六個(gè)小時(shí)，電機(jī)溫控?cái)?shù)據(jù)就人工全程蹲守來記錄，這樣來慢慢積累。”馮江華稱。

　　研發(fā)團(tuán)隊(duì)成立8年后，也就是2011年底，株洲所永磁牽引系統(tǒng)在沈陽地鐵2號(hào)線成功裝車，實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)軌道交通領(lǐng)域的首次應(yīng)用，結(jié)束了中國鐵路沒有永磁牽引系統(tǒng)的歷史。株洲所也成為我國唯一掌握自主永磁牽引系統(tǒng)全套技術(shù)的企業(yè)。截至2015年5月底，沈陽地鐵2號(hào)線已無故障載客運(yùn)營7萬公里。

　　“這一次，我們搶坐了頭把交椅。”馮江華告訴記者，2011年，株洲所受命參與國家“863計(jì)劃”之“高速鐵路重大關(guān)鍵技術(shù)及裝備研制重點(diǎn)項(xiàng)目”，承擔(dān)高速動(dòng)車組用永磁牽引系統(tǒng)的研發(fā)工作。

　　從“小功率”轉(zhuǎn)向“大功率”，從“地鐵用”轉(zhuǎn)向“高鐵用”，株洲所面臨著新的難關(guān)。

　　株洲所首席設(shè)計(jì)專家李益豐對(duì)《中國經(jīng)濟(jì)周刊》稱，沈陽地鐵用的永磁同步電機(jī)功率是190kW，而用于時(shí)速500公里高速動(dòng)車組的電機(jī)功率高達(dá)690kW，且始終是高速運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)牽引系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性等各方面都提出了極大的挑戰(zhàn)，“對(duì)電機(jī)設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)就像是爬完衡山，又去攀登珠峰”。

　　盡管如此，株洲所卻提前完成任務(wù)。2013年12月，株洲所成功開發(fā)出可用于時(shí)速500公里高鐵動(dòng)車的電機(jī)，2014年10月在青島四方股份公司成功裝車考核。

　　“順利的話，中國高鐵很快就能全面用上永磁牽引系統(tǒng)，不僅更節(jié)能，也更穩(wěn)定，更安全。”李益豐稱。

　　“節(jié)能神器”：讓高鐵電機(jī)功率提高60%

　　丁榮軍對(duì)《中國經(jīng)濟(jì)周刊》介紹，2014年，株洲所的牽引系統(tǒng)在城市軌道列車市場占有率達(dá)57%，今后將逐步以永磁牽引系統(tǒng)取代異步電機(jī)系統(tǒng)。

　　株洲所下屬的時(shí)代電氣公司副總經(jīng)理兼總工程師劉可安說：“高效節(jié)能是永磁牽引系統(tǒng)最突出的優(yōu)勢。”

　　數(shù)據(jù)顯示，株洲所研發(fā)的690kW永磁同步電機(jī)，比目前主流的異步電機(jī)功率提高60%，電機(jī)損耗降低70%。

　　根據(jù)沈陽地鐵2號(hào)線的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，劉可安算了一筆賬：一條地鐵每年可節(jié)能折合400萬元，“這就是利潤，哪家單位會(huì)不愿意用？”

　　劉可安拿出的一份業(yè)內(nèi)分析報(bào)告顯示：到2020年前后，全國將建設(shè)約100條城市軌道交通線路。如果新建線路60%采用永磁牽引系統(tǒng)，預(yù)期的產(chǎn)值將達(dá)到100億元，全國每年新線運(yùn)營能耗將節(jié)約2.4億元。

　　永磁系統(tǒng)在中央空調(diào)領(lǐng)域也展現(xiàn)出極強(qiáng)的替代優(yōu)勢。基于永磁變頻傳動(dòng)系統(tǒng)的中央空調(diào)可實(shí)現(xiàn)節(jié)能40%。一臺(tái)240kW的中央空調(diào)，若每年運(yùn)行4個(gè)月，一年至少可節(jié)約用電11.52萬度。按全國40000臺(tái)中央空調(diào)測算，則一年即可節(jié)約用電46億度，少排放46萬噸二氧化碳。

　　自2009年啟動(dòng)研發(fā)以來，株洲所成功研制了世界上第一套中央商用空調(diào)永磁高速直驅(qū)系統(tǒng)，成為國內(nèi)外唯一一家中央空調(diào)永磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的供應(yīng)商。截至2015年4月底，株洲所永磁系統(tǒng)在中央空調(diào)上已應(yīng)用400多套。在今年4月的中國制冷展上，格力電器就將裝載永磁同步變頻熱泵離心機(jī)的中央空調(diào)作為其高端產(chǎn)品推向市場。

　　永磁牽引系統(tǒng)的高效節(jié)能，讓株洲所在電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電、100%低地板現(xiàn)代有軌電車等領(lǐng)域也占據(jù)了市場競爭的高點(diǎn)。

　　馮江華稱，永磁牽引系統(tǒng)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還在起步階段，“今后，株洲所一方面是縱向上深化和細(xì)化技術(shù)研發(fā)，另一方面是橫向上不斷擴(kuò)展永磁牽引技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)全面布局和持續(xù)領(lǐng)先。”

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