ABB 以超高效同步电机技术瞄准液化天然气和天然气压缩市场。

全球液化天然气热潮使人们的注意力集中在液化装置、压缩机、涡轮机和出口基础设施上，但ABB认为，提高行业效率的最大机会之一在于一种不太显眼的设备：电动机。

在ABB位于瑞典韦斯特罗斯的大型电机和发电机制造工厂最近举办的一场媒体活动中，ABB同步电机战略与业务发展副总裁Johan Karlsson概述了高速同步电机技术的进步如何将效率提升至99%以上，并为液化天然气、天然气加工和其他能源密集型行业创造新的机遇。与Karlsson一同出席活动的还有高速同步电机研发经理Gunnar Porsby，他详细介绍了效率提升背后的技术创新；ABB运动控制高功率事业部高速同步电机、发电机和冷凝器全球业务线经理David Bjerhag则探讨了市场应用和商业机遇。

卡尔森先生在ABB电机业务部门担任过大部分商业和领导职务，他表示，受电气化、液化天然气基础设施建设、可再生能源并网以及工业电力需求增长的推动，公司对大型同步电机的需求正在不断增长。位于韦斯特罗斯的工厂近期庆祝了其在现址运营50周年，该工厂生产主要用于压缩机的高速同步电机，以及用于电网稳定项目的发电机和同步调相机。ABB目前平均每个工作日生产一台大型电机，部分机组的重量高达80至90吨。

一台世界纪录发动机

ABB 效率提升故事的核心是最近交付的一台 56 MW 同步电机，该电机将用于印度一家钢铁厂的空气分离装置。

卡尔森强调，这台机器创造了世界纪录，效率高达 99.13%。据 ABB 称，同等规模的大型电机通常效率约为 98.64%，因此从纸面上看，这一改进似乎并不显著，但在实际运行中却意义重大。

由于大型工业电机通常连续运行数十年，即使效率只有微小的提升，也能转化为可观的成本节约。卡尔森表示，预计该客户在机器预计25年的使用寿命内，可节省约600万美元的电力成本。ABB估计，损耗的减少相当于约500户瑞典家庭的年用电量。

对于液化天然气、天然气加工、空气分离和石化等行业而言，电力是一项主要的运营支出，因此节省下来的电费可以对生命周期经济效益产生重大影响。

为什么液化天然气如此重要

卡尔森指出，随着全球天然气贸易格局的演变和液化产能需求的持续增长，液化天然气（LNG）已成为ABB大型同步电机日益重要的市场。该公司的高速同步电机主要用于压缩机，因此LNG设施与该技术完美契合。

Bjerhag 在另一次采访中进一步阐述了这一主题，认为液化天然气是高效电机技术最有前景的市场之一。

据比耶哈格称，ABB一直与压缩机OEM厂商和涡轮机制造商密切合作，鼓励采用更高效率的设备组合。但他表示，能否更广泛地部署这些设备，往往取决于最终用户是否在采购过程中明确提出效率优化要求。

“如果最终客户没有明确说明效率，我们就能在价格、产品特性或其他方面取胜，”Bjerhag 解释说，除非客户要求其他方案，否则许多设备供应商仍然专注于传统的采购标准。

为了应对这一挑战，ABB 鼓励 OEM 合作伙伴在提供传统设备包的同时，提供高效替代方案，使运营商能够将生命周期运营成本和节能效益与新增资本成本进行比较。

比耶哈格承认，许多液化天然气开发商仍然专注于尽快将项目投入运营。他表示，在一些案例中，项目业主放弃了采用更高效设备的机会，因为他们不愿在采购决策最终确定后承担延误的风险。

他回忆起一位液化天然气开发商曾对他说的话：“如果你现在改变主意，就会给我的项目带来风险。如果我耽误一周时间，就相当于损失了十倍的电机成本。”

不过，比耶哈格认为，随着液化天然气市场的成熟，效率将变得越来越重要。

“如果液化天然气市场并不繁荣，而你的工艺效率比竞争对手高出 1%，我就会想处于那种地位，”他说。

收益背后的技术

卡尔森着重分析了效率对市场的影响，而波斯比则详细解释了实现这些收益的技术。

波斯比早年从事大型柴油发动机相关工作，后于上世纪90年代末转入电机领域，目前领导ABB全球高速同步电机研发工作。他解释说，ABB效率的提升主要源于同步电机技术的固有优势。

与转子与旋转磁场之间存在少量滑差的传统感应电机不同，同步电机能够与电频率保持精确同步。消除滑差可以减少能量损耗，提高整体效率。

ABB的电机转子上采用电磁铁而非永磁体。通过控制励磁电流，操作人员不仅可以保持同步，还可以提供无功功率支持，从而有助于提高工业设施的电能质量。

据波斯比介绍，ABB工程师致力于降低五大类损耗：定子铜损、磁损、机械损耗、励磁损耗和杂散负载损耗。由于没有哪一类损耗占绝对主导地位，因此提高效率需要在机器设计的多个方面逐步改进。

为了实现这些改进，ABB 结合了先进的电磁建模工具、大量的工厂测试以及来自全球约 3000 台已安装设备的运行数据。Porsby 表示，人工智能和机器学习技术正越来越多地融入 ABB 的设计流程，以帮助工程师发现提高效率的新机会。

重要的是，ABB 的方法并不依赖于特殊材料或未经验证的技术。相反，该公司继续使用成熟的材料，例如铜导体和电工钢，同时不断改进机器设计和制造工艺。Porsby…