Nghiên cứu hoàn thiện thiết kế và công nghệ chế tạo dãy động cơ điện không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc, công suất đến 30kW

Hiện nay, tiết kiệm năng lượng đang trở thành vấn đề được quan tâm đối với các quốc gia trên toàn thế giới. Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là một trong những yêu cầu hết sức quan trọng để phát triển bền vững và đối phó với nguy cơ cạn kiệt các nguồn nhiên liệu hóa thạch và tác hại ô nhiễm môi trường. Trong các loại năng lượng thì tiết kiệm năng lượng điện là một yêu cầu cấp thiết đặt ra đối với các nước. Trong các thiết bị sử dụng điện năng thì động cơ điện tiêu thụ lượng điện năng khá lớn. Theo báo cáo nghiên cứu của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), năng lượng tiêu thụ của các động cơ điện chiếm 46% điện năng tiêu thụ toàn cầu, chiếm hơn 70% lượng điện năng tiêu thụ trong công nghiệp, đứng đầu về mức tiêu thụ điện trong các loại phụ tải. 

Các nước trên thế giới cũng đã đặt ra vấn đề phải nâng cao hiệu suất của động cơ điện trong việc chế tạo cũng như sử dụng. Đối với Việt Nam trong những năm gần đây, chúng ta cũng có nhiều chính sách từng bước thực hiện tiết kiệm năng lượng trong các lĩnh vực sử dụng nhiều năng lượng. Chính phủ đã có chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng điện tiết kiệm và hiệu quả, phấn đấu đến năm 2015 tiết kiệm 5%÷8%, đến năm 2020 tiết kiệm 8%÷10% tổng điện năng tiêu thụ, giảm hệ số đàn hồi điện/GDP từ bình quân 2,0 xuống 1,5 vào năm 2015 và bằng 1,0 vào năm 2020. 

Động cơ điện là sản phẩm có mặt trong hầu hết các máy móc và thiết bị công nghệ của các ngành kinh tế, tiêu tốn lượng điện năng chiếm đến 60% tổng sản lượng điện năng quốc gia. Do đó, việc nghiên cứu thiết kế và đổi mới công nghệ để nâng cao được hiệu suất động cơ sẽ có ý nghĩa rất lớn đối với chiến lược tiết kiệm năng lượng chung của Quốc gia. Mặc dù vậy động cơ điện sản xuất trong nước của chúng ta tính cho đến thời điểm hiện tại thì vẫn chỉ đạt được mức hiệu suất năng lượng tương đương mức IE1 theo tiêu chuẩn IEC. Để nâng cao được hiệu suất động cơ lên mức IE2 thì cần phải có một quá trình nghiên cứu nghiêm túc cả về mặt thiết kế và đổi mới công nghệ chế tạo. 

Tại Việt Nam hiện nay, hai đơn vị thành viên của Tổng Công ty Thiết bị điện Việt Nam cùng sản xuất động cơ điện là Công ty Cổ phần Chế tạo Điện cơ Hà Nội (HEM) và Công ty cổ phần Chế tạo Máy điện Việt Nam - Hungary (VIHEM) đều đã có một quá trình lâu dài sản xuất động cơ điện nhưng công nghệ sản xuất động cơ nói chung vẫn còn lạc hậu nên mới chỉ sản xuất được những động cơ đạt mức hiệu suất thấp mà giá thành cũng tương đối cao, chưa cạnh tranh được với động cơ nhập ngoại tại thị trường trong nước chứ chưa nói đến việc xuất khẩu động cơ ra nước ngoài. Do vậy mà việc cải tiến thiết kế và công nghệ chế tạo động cơ điện không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc, cho ra những dãy sản phẩm mới đạt được mức hiệu suất năng lượng IE2 đồng thời giảm thiểu vật tư, giảm giá thành là nhiệm vụ cấp thiết hiện nay đối với các nhà sản xuất động cơ điện trong nước. 

Trước tình hình đó, đề tài “Nghiên cứu hoàn thiện thiết kế và công nghệ chế tạo dãy động cơ điện không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc, công suất đến 30kW” do ThS. Nguyễn Văn Thắng, Công ty cổ phần Chế tạo Điện cơ Hà Nội (HEM) làm chủ nhiệm đã được thực hiện nhằm mục tiêu: Làm chủ việc tính toán, thiết kế, công nghệ chế tạo dãy động cơ điện không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc, công suất đến 30kW, đạt mức hiệu suất năng lượng IE2 theo tiêu chuẩn IEC60034-30; Chế tạo hoàn chỉnh dãy động cơ điện không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc, công suất đến 30kW, đạt mức hiệu suất năng lượng IE2 theo tiêu chuẩn quốc tế IEC60034-30.

Sau hai năm thực hiện, với sự nỗ lực của nhóm thực hiện đề tài, của tập thể cán bộ công nhân viên Công ty Cổ phần Chế tạo Điện cơ Hà Nội (HEM), được sự chỉ đạo quan tâm giúp đỡ của các cơ quan quản lý đề tài và đặc biệt là được hướng dẫn giúp đỡ, phối hợp nghiên cứu của chuyên gia Salaria - Ấn Độ, của các tiến sỹ Viện Điện trường đại học Bách Khoa Hà Nội, thạc sỹ của khoa điện khí hóa Mỏ trường Đại học Mỏ địa chất, của các đơn vị doanh nghiệp trong quá trình nghiên cứu chế tạo các sản phẩm, công ty HEM đã hoàn thành toàn bộ các nội dung của đề tài đạt chất lượng theo đúng kế hoạch và thời gian quy định. 

Các nội dung của đề tài đã được thực hiện đầy đủ. Các sản phẩm của đề tài, các hồ sơ, các báo cáo được thực hiện nghiêm túc, đề tài đã đưa ra được sản phẩm mẫu được chế tạo trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu kết cấu và nghiên cứu công nghệ. 

Sản phẩm của đề tài là các sản phẩm mẫu với hiệu suất đạt mức năng lượng IE2 theo tiêu chuẩn IEC60034-30, sản phẩm đã được đánh giá thử nghiệm các thông số kỹ thuật tại phòng thử nghiệm động cơ của công ty đạt được các thông số như đăng ký. Đồng thời sản phẩm mẫu cũng được gửi đến phòng thử nghiệm động cơ của Trung tâm đo lường kỹ thuật 1 (Quatest 1) - Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng để thực hiện thử nghiệm đánh giá độc lập các thông số kỹ thuật của động cơ. Kết quả sản phẩm đã đạt được các thông số kỹ thuật theo như đăng ký ban đầu.

Các kết quả nghiên cứu của đề tài bao gồm các báo cáo tình hình áp dụng mức hiệu suất năng lượng và trình độ sản xuất động cơ điện của các nước trên thế giới cũng như của Việt nam, các báo cáo quy hoạch tổng thể dãy động cơ mới 5K, báo cáo lựa chọn vật liệu, các bản tính toán thiết kế điện từ trên cơ sở ứng dụng các phần mềm thiết kế động cơ chuyên dụng, bộ bản vẽ thiết kế chi tiêt cho các dãy động cơ, bộ bản vẽ thiết kế các loại khuôn mẫu, đồ gá phục vụ việc chế tạo thử nghiệm động cơ, bộ quy trình công nghệ chế tạo, lắp đặt, thử nghiệm và vận hành… sẽ được ứng dụng vào thực tế tại cơ sở để sản xuất ra các dãy động cơ điện hiệu suất cao mức IE2.

Công tác nghiên cứu của đề tài đã góp phần đào tạo đội ngũ kỹ sư trẻ, đội ngũ công nhân lành nghề, nâng cao năng lực quản lý chuyên môn nghiệp vụ, nâng cao tay nghề của công nhân viên Công ty HEM. Việc nghiên cứu đã trang bị thêm những kiến thức về sử dụng phần mềm thiết kế tính toán mô phỏng mạnh chuyên dùng cho việc thiết kế động cơ cho đội ngũ cán bộ kỹ thuật của HEM. Công ty HEM được trang bị thêm các thiết bị chuyên dùng, đồ gá, các quy trình công nghệ, đặc biệt hệ thống thử nghiệm hiệu suất động cơ góp phần đáng kể trong việc nâng cao năng lực thiết kế chế tạo ra dòng sản phẩm hiệu suất cao IE2, thực hiện đáp ứng theo chủ trương sản xuất và sử dụng các sản phẩm tiết kiệm năng lượng hiệu quả của Chính phủ. 

Việc thực hiện đề tài cũng tạo điều kiện để các nhà khoa học, các tiến sỹ, các chuyên gia, các thợ lành nghề cùng phối hợp nghiên cứu giúp đỡ cơ quan chủ trì và nhóm đề tài đem kiến thức, kinh nghiệm đóng góp cho sự phát triển, nâng cao năng lực chế tạo của ngành sản xuất Thiết bị điện của nước ta. Sự đúng đắn của việc lựa chọn đề tài, đề xuất các nội dung cần nghiên cứu của cơ quan quản lý và các nhà Khoa học đã tạo điều kiện cho Công ty HEM mạnh dạn thực hiện thành công đề tài có giá trị thực tiễn và ứng dụng cao đáp ứng được yêu cầu tiết kiệm năng lượng của chính phủ và lộ trình thực hiện áp dụng mức năng lượng tối thiểu MEPS trong thời gian sắp tới.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (Mã số 15162/2018) tại Cục Thông tin KH&CN Quốc gia.

P.K.L (NASATI)

Tác giả bài viết: P.K.L (NASATI)