齊魯石化永磁調(diào)速器考察報(bào)告

1、南京艾凌節(jié)能技術(shù)有限公司永磁調(diào)速器考察報(bào)告 考察日期：2014年08月11日 考察地點(diǎn)：南京艾凌節(jié)能技術(shù)有限公司 考察人員：任延杰 于偉亮 閻麗敏 齊國(guó)杰 編 制: 審 核：中國(guó)石化齊魯石油化工公司熱電廠2014年8月1 公司簡(jiǎn)介，產(chǎn)品介紹1.1 公司簡(jiǎn)介南京艾凌節(jié)能技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)艾凌節(jié)能公司）成立于2005年7月，座落于南京江寧淳化工業(yè)集中區(qū)，是一家專(zhuān)業(yè)致力于永磁調(diào)速系統(tǒng)研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售和服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。截止目前，艾凌節(jié)能公司已申請(qǐng)專(zhuān)利40多項(xiàng)，其中發(fā)明專(zhuān)利 16 項(xiàng)，獲得國(guó)家專(zhuān)利授權(quán)20多項(xiàng)，其中發(fā)明專(zhuān)利2項(xiàng)。目前艾凌已經(jīng)具有生產(chǎn)30kW400kW風(fēng)冷永磁調(diào)速器和4002

2、000kW水冷永磁調(diào)速器的能力。2010年以來(lái)，艾凌節(jié)能公司先后獲得國(guó)家科技部中小企業(yè)創(chuàng)新基金、江蘇省及南京市科技部門(mén)和南京市工信委資金無(wú)償資助，被評(píng)為知識(shí)產(chǎn)權(quán)工作先進(jìn)單位。艾凌節(jié)能公司永磁調(diào)速系列產(chǎn)品已列入江蘇省自主創(chuàng)新產(chǎn)品名錄。2011年底，公司研發(fā)的800kW永磁調(diào)速器通過(guò)國(guó)家鑒定。2012年，永磁調(diào)速系列產(chǎn)品列為國(guó)家科技部重點(diǎn)新產(chǎn)品。公司自成立以來(lái)，已成功為國(guó)內(nèi)發(fā)電、石化、鋼鐵、市政、水泥、采礦等行業(yè)多家大型高耗能企業(yè)設(shè)計(jì)、施工、應(yīng)用永磁調(diào)速系列產(chǎn)品。公司 ISO9001 質(zhì)量控制體系覆蓋了從設(shè)計(jì)、原材料采購(gòu)、生產(chǎn)加工、銷(xiāo)售和服務(wù)的全過(guò)程。1.2 產(chǎn)品介紹 永磁調(diào)速器的基本原理南京艾凌

3、永磁調(diào)速器由導(dǎo)體轉(zhuǎn)子、永磁轉(zhuǎn)子和調(diào)節(jié)器三部分組成。永磁轉(zhuǎn)子在導(dǎo)體轉(zhuǎn)子內(nèi)，兩者無(wú)連接，其間由空氣隙分開(kāi)，并隨各自安裝的旋轉(zhuǎn)軸獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)；調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)永磁轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子在軸線(xiàn)方向的相對(duì)位置，以改變導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與永磁轉(zhuǎn)子之間的嚙合面積，實(shí)現(xiàn)改變導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與永磁轉(zhuǎn)子之間傳遞轉(zhuǎn)矩的大小。導(dǎo)體轉(zhuǎn)子安裝在輸入軸上，永磁轉(zhuǎn)子安裝在輸出軸上，當(dāng)導(dǎo)體轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與永磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，永磁場(chǎng)在導(dǎo)體轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生渦流，同時(shí)渦流又產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)與永磁場(chǎng)相互作用，從而帶動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子沿與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)果是將輸入軸的轉(zhuǎn)矩傳遞到輸出軸上；輸出轉(zhuǎn)矩的大小與嚙合面積相關(guān)，嚙合面積越大，扭矩越大，反之亦然。永磁轉(zhuǎn)子在調(diào)節(jié)器作用下

4、，沿軸向往返移動(dòng)時(shí)，永磁轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子之間的嚙合面積發(fā)生變化。嚙合面積大，傳遞的扭矩大，負(fù)載轉(zhuǎn)速高；嚙合面積小，傳遞的扭矩小，負(fù)載轉(zhuǎn)速低；嚙合面積為零，傳遞扭矩為零，永磁轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子完全脫開(kāi)，永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為零，負(fù)載轉(zhuǎn)速也為零。圖1 永磁調(diào)速器系統(tǒng)組成圖2 嚙合面從大到小圖3 調(diào)速原理-改變嚙合面積 永磁調(diào)速節(jié)能系統(tǒng)的組成通常永磁調(diào)速系統(tǒng)由永磁調(diào)速器、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)速變送器、溫度變送器、控制信號(hào)源、就地顯示控制箱、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、電纜等設(shè)備集成。永磁調(diào)速器安裝在電機(jī)和負(fù)載之間，傳遞扭矩，通過(guò)永磁調(diào)速器的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與永磁轉(zhuǎn)子之間的磁場(chǎng)嚙合面積改變，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)速變化。嚙合面積大，通過(guò)

5、永磁調(diào)速器傳遞的扭矩就大，負(fù)載轉(zhuǎn)速高；嚙合面積小，通過(guò)永磁調(diào)速器傳遞的扭矩就小，負(fù)載轉(zhuǎn)速低。電動(dòng)執(zhí)行器提供動(dòng)力使得嚙合面積隨著電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的指令變化而變化，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受控制中心（根據(jù)不同的情況，可以是PLC控制，也可以是DCS控制）的指令，電動(dòng)執(zhí)行器根據(jù)控制中心的指令進(jìn)行動(dòng)作，并將結(jié)果反饋給控制中心?？刂菩盘?hào)源則為工藝需要的控制對(duì)象，對(duì)于泵系統(tǒng)而言可能是管網(wǎng)壓力、流量、或者液位，而對(duì)于水泵而言則可能是壓力、流量等其它工藝需要的一些參數(shù)，因此控制信號(hào)源可能為壓力信號(hào)、流量信號(hào)、液位信號(hào)等等。通常而言信號(hào)為4-20mA的電流信號(hào)。就地顯示控制箱提供就地顯示功能，并提供系統(tǒng)信號(hào)的上傳下達(dá)的通道，

6、方便工作人員到現(xiàn)場(chǎng)巡檢。圖4 永磁調(diào)速系統(tǒng)組成 永磁調(diào)速器的主要作用 1) 調(diào)速節(jié)能。節(jié)電率最高可達(dá)67%。 2) 防震減震?？山档拖到y(tǒng)振動(dòng)40%以上。 3) 過(guò)載保護(hù)和輕載啟動(dòng)。保護(hù)電機(jī)不至于因過(guò)流燒壞。 4) 雙機(jī)或多機(jī)拖動(dòng)起功率平衡作用。2 公司主要獲得的榮譽(yù)和資質(zhì)2.1公司主要獲得榮譽(yù)及資質(zhì) 產(chǎn)品防爆合格證 國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品 企業(yè)科技成果自主創(chuàng)新獎(jiǎng) 科技成果證書(shū) 高新技術(shù)產(chǎn)品認(rèn)證 節(jié)能產(chǎn)品與技術(shù)優(yōu)秀獎(jiǎng) 創(chuàng)新基金證書(shū)立項(xiàng)證書(shū)驗(yàn)收合格證書(shū) 節(jié)能證書(shū) 知識(shí)產(chǎn)權(quán)先進(jìn)單位 專(zhuān)利證書(shū)目前，公司已申請(qǐng)專(zhuān)利40多項(xiàng)，其中發(fā)明專(zhuān)利16項(xiàng)，實(shí)用新型21項(xiàng)，外觀專(zhuān)利1項(xiàng)；獲得國(guó)家專(zhuān)利授權(quán)20項(xiàng)，其中發(fā)明專(zhuān)利2

7、項(xiàng)，實(shí)用新型專(zhuān)利17項(xiàng)，外觀設(shè)計(jì)專(zhuān)利1項(xiàng)。 體系證書(shū) 部分發(fā)表論文 2.2 其他資質(zhì)公司已經(jīng)進(jìn)入中石化的合同能源管理推薦目錄（一）（詳見(jiàn)附件），我公司為中石化、華電集團(tuán)和中國(guó)國(guó)電集團(tuán)等大型央企的二級(jí)供應(yīng)商，獲得了中國(guó)石油和化工自動(dòng)化應(yīng)用協(xié)會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。3 部分案例3.1主要業(yè)績(jī)表1 艾凌節(jié)能公司永磁調(diào)速器主要業(yè)績(jī)表客戶(hù)永磁型號(hào)電機(jī)功率調(diào)速范圍負(fù)荷性質(zhì)使用環(huán)境數(shù)量訂貨日期金陵石化ALT570S220kW40%98%離心泵灰漿泵12011ALT5700220kW40%98%離心泵灰漿泵2上都電廠ALT570S168kW50%98%離心風(fēng)機(jī)冷卻塔風(fēng)機(jī)2烏海電廠ALT460S160kW40%98%

8、離心泵循環(huán)水泵6勝利電廠ALT650S200kW38%98%離心泵灰渣泵2萊州電廠ALT330S55kW40%98%離心泵水泵2上都電廠ALT570S168kW40%98%離心風(fēng)機(jī)冷卻塔風(fēng)機(jī)2金陵石化ALT570V185kW40%98%離心泵凝泵32012巴陵石化ALT570S200kW40%98%離心風(fēng)機(jī)鍋爐引風(fēng)機(jī)4勝利電廠ALT570S160kW40%98%離心泵渣泵1儀征化纖ALT570S220kW40%98%離心風(fēng)機(jī)排粉風(fēng)機(jī)2大慶石化ALT650S300kW40%98%離心泵水泵2大慶采油廠ALT410S90kW40%98%離心泵某污水泵6儀征化纖ALT570S220kW40%98%離

9、心風(fēng)機(jī)排粉風(fēng)機(jī)2上都電廠ALT0750S550kW40%98%離心泵循環(huán)水泵1勝利電廠ALT1500H1000kW40%98%離心泵循環(huán)水泵1合肥熱電ALT330S55kW40%98%離心泵水泵2儀征化纖ALT570S220kW50%98%離心風(fēng)機(jī)排粉風(fēng)機(jī)2上都電廠ALT0750S550kW40%98%離心泵循環(huán)水泵1卓資電廠ALT0750H500kW40%98%離心泵循環(huán)泵12013茂名石化ALT0750H630kW40%98%離心泵循環(huán)水泵1儀征化纖ALT650S280kW28%98%離心風(fēng)機(jī)一次風(fēng)機(jī)4ALT0750H560kW28%98%離心風(fēng)機(jī)電廠鍋爐引風(fēng)機(jī)2巴陵石化ALT1500H8

10、00kW24%98%離心泵電廠循環(huán)水泵1ALT0500H400kW24%98離心泵水務(wù)廠增壓泵1海南煉化ALT330S37kW28%98%離心風(fēng)機(jī)鍋爐一次風(fēng)機(jī)2ALT490S110kW28%98%離心風(fēng)機(jī)鍋爐一次風(fēng)機(jī)1莊河電廠ALT570S200kW24%98%離心泵循環(huán)水泵2青島石化ALT410S160kW28%98%離心風(fēng)機(jī)鍋爐引風(fēng)機(jī)1ALT410S110kW28%98%離心風(fēng)機(jī)鍋爐引風(fēng)機(jī)1集輸永安ALT0750H800kW24%98%離心泵輸油泵1儀征化纖ALT0750H560kW28%98%離心風(fēng)機(jī)鍋爐引風(fēng)機(jī)42014萊州電廠ALT410V55kW20%98%離心泵開(kāi)式循環(huán)水泵2ALT

11、0500H400kW20%98%離心泵開(kāi)式循環(huán)水泵1ALT330S75kW20%98%離心泵循環(huán)水泵3洛陽(yáng)石化ALT410V110kW28%98%離心泵開(kāi)式循環(huán)水泵3煙臺(tái)寶鋼ALT650S250kW28%98%離心泵高壓注水泵1ALT690S400kW28%98%離心泵熱軋水泵1ALT690V250kW28%98%離心泵水泵1神華烏海ALT220M160kW28%98%皮帶機(jī)井下輸煤皮帶機(jī)2偉天化工ALT0500H400kW28%99%離心風(fēng)機(jī)鍋爐引風(fēng)機(jī)1ALT690S355kW28%99%離心風(fēng)機(jī)一次風(fēng)機(jī)1ALT570S200kW28%99%離心風(fēng)機(jī)二次風(fēng)機(jī)1ALT490S220kW20%9

12、8%離心泵脫鹽水給水泵1ALT490S220kW20%98%離心泵鍋爐給水泵1湖北化肥ALT1000H800kW28%99%離心風(fēng)機(jī)鍋爐引風(fēng)機(jī)6湛江石化ALT570S200kW28%99%離心風(fēng)機(jī)冷卻塔風(fēng)機(jī)3巴陵石化ALT1500H800kW28%99%離心風(fēng)機(jī)鍋爐引風(fēng)機(jī)13.2客戶(hù)應(yīng)用 儀征化纖 2013年儀征化纖熱電中心鍋爐煙氣脫硝工程引風(fēng)機(jī)永磁調(diào)速器改造現(xiàn)場(chǎng)如下圖所示：圖5 儀征化纖熱電中心鍋爐煙氣脫硝工程引風(fēng)機(jī)改造現(xiàn)場(chǎng) 客戶(hù)應(yīng)用證明如下： 設(shè)備從投運(yùn)至今運(yùn)行狀況良好，節(jié)電率21.93%，今年儀征化纖鍋爐引風(fēng)機(jī)又安裝了四臺(tái)水冷型永磁調(diào)速器，共計(jì)6臺(tái)560kW設(shè)備在運(yùn)行中。 集輸永安 集輸

13、永安輸油泵永磁調(diào)速器改造現(xiàn)場(chǎng)如下圖所示：圖6 集輸永安輸油泵改造現(xiàn)場(chǎng) 集輸永安水冷型永磁調(diào)速器從投運(yùn)至今運(yùn)行狀況良好，節(jié)電率32%，共計(jì)1臺(tái)1000kW設(shè)備在運(yùn)行中。 勝利油田 勝利發(fā)電廠熱網(wǎng)首站5號(hào)循環(huán)水泵系統(tǒng)永磁調(diào)速器改造現(xiàn)場(chǎng)如下圖所示：圖7 勝利發(fā)電廠熱網(wǎng)首站5號(hào)循環(huán)水泵系統(tǒng)改造現(xiàn)場(chǎng)客戶(hù)應(yīng)用證明如下：勝利油田水冷型永磁調(diào)速器從投運(yùn)至今運(yùn)行狀況良好，節(jié)電率30%，共計(jì)1臺(tái)1000kW設(shè)備在運(yùn)行中。 茂名石化 茂名石化水冷型永磁調(diào)速器從投運(yùn)至今運(yùn)行狀況良好，節(jié)電率25%，共計(jì)1臺(tái)630kW設(shè)備在運(yùn)行中。 巴陵石化巴陵石化供排水事業(yè)部取水車(chē)間3#送水泵永磁調(diào)速器改造現(xiàn)場(chǎng)如下圖所示： 圖8 巴陵

14、石化供排水事業(yè)部取水車(chē)間3#送水泵改造現(xiàn)場(chǎng)巴陵石化水冷型永磁調(diào)速器設(shè)備從投運(yùn)至今運(yùn)行狀況良好，節(jié)電率30%，今年又訂購(gòu)了1臺(tái)800kW水冷型永磁調(diào)速器，目前設(shè)備正在設(shè)計(jì)中。 烏海熱電北方聯(lián)合電力烏海熱電廠水源地升壓泵永磁調(diào)速器改造現(xiàn)場(chǎng)如下圖所示：圖9 北方聯(lián)合電力烏海熱電廠水源地升壓泵改造現(xiàn)場(chǎng) 北方聯(lián)合電力烏海熱電廠水源地升壓泵永磁調(diào)速器設(shè)備從投運(yùn)至今運(yùn)行狀況良好，節(jié)電率45%，共計(jì)2臺(tái)160kW設(shè)備在運(yùn)行中。 湖北化肥中國(guó)石化集團(tuán)資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理有限公司宜昌分公司動(dòng)力廠每臺(tái)鍋爐配有2臺(tái)引風(fēng)機(jī)，3臺(tái)鍋爐共計(jì)6臺(tái)，其中1#與2#爐為240噸，3#爐為220噸。每臺(tái)鍋爐在增加了爐后的SCR脫硝及脫硫裝

15、置后，會(huì)額外增加最大1400Pa的壓力降，該部分壓力降由每臺(tái)鍋爐現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)來(lái)克服。由于原引風(fēng)機(jī)并未考慮脫硝、脫硫部分的阻力，因此需更換現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)。1#、2#、3#、4#引風(fēng)機(jī)電機(jī)原額定功率為560kW，額定轉(zhuǎn)速為960r/min，出口壓強(qiáng)為5600Pa；5#、6#引風(fēng)機(jī)電機(jī)原額定功率為500kW，額定轉(zhuǎn)速為992r/min，出口壓強(qiáng)為5780Pa.由于設(shè)計(jì)中考慮到：正常工況下，二臺(tái)引風(fēng)機(jī)給一個(gè)鍋爐供風(fēng)，應(yīng)能保證鍋爐以100%滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，；而當(dāng)某臺(tái)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)引風(fēng)機(jī)以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，能保證鍋爐以70%減負(fù)荷運(yùn)行，通過(guò)這些參數(shù)判斷，這些風(fēng)機(jī)所對(duì)應(yīng)的電機(jī)具有較大的設(shè)計(jì)余量，有一定的節(jié)能改造的

16、潛力。通過(guò)永磁調(diào)速器降速能達(dá)到節(jié)能的目的，永磁調(diào)速器的輸入轉(zhuǎn)速不變，通過(guò)加大滑差降低輸出轉(zhuǎn)速，使電機(jī)的轉(zhuǎn)矩降低，從而將電機(jī)的輸出功率降低，達(dá)到降低電量的目的。湖北化肥此次共訂購(gòu)6臺(tái)630KW水冷型永磁調(diào)速器，目前設(shè)備正在設(shè)計(jì)中。4 套筒式永磁調(diào)速器與同類(lèi)技術(shù)的對(duì)比4.1 永磁調(diào)速與變頻調(diào)速和液力耦合調(diào)速方式的比較 傳遞效率對(duì)比永磁調(diào)速器、變頻器和液力耦合器的傳遞效率如圖9所示。永磁調(diào)速器的最高效率可達(dá)98%，功率損耗主要包括轉(zhuǎn)差損耗和機(jī)械損耗。計(jì)算變頻器效率時(shí)，要將冷卻設(shè)備和其他輔助性設(shè)施所需的能量計(jì)算在內(nèi)，包括變壓器、濾波器、控制裝置、照明設(shè)施等。液力耦合器的損耗主要有液力損耗、機(jī)械損耗和容

17、積損耗，在其運(yùn)行過(guò)程中，這三種損耗通常高達(dá)10%以上。當(dāng)負(fù)載的平均轉(zhuǎn)速達(dá)到電機(jī)速度80%以上時(shí)，永磁調(diào)速器的總體效率最高，是最好的調(diào)速裝置的選擇；在速度低于80%時(shí)，變頻器可能更有效率；液力耦合器的效率在三種調(diào)速方式中是最低的。圖10 三種調(diào)速方式的效率曲線(xiàn) 對(duì)環(huán)境和設(shè)備的影響對(duì)比永磁調(diào)速器不產(chǎn)生諧波，不產(chǎn)生污染物污染環(huán)境。永磁調(diào)速器安裝時(shí)，只需改變電機(jī)和負(fù)載之間的相對(duì)位置，不需要對(duì)電機(jī)和供電電源進(jìn)行任何改動(dòng)；安裝后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)不產(chǎn)生電磁干擾；由于主動(dòng)轉(zhuǎn)子和從動(dòng)轉(zhuǎn)子非接觸連接，大大降低了電動(dòng)機(jī)和負(fù)載之間的安裝精度。變頻調(diào)速裝置產(chǎn)生大量的諧波，影響電網(wǎng)的質(zhì)量；產(chǎn)生的高次諧波對(duì)電動(dòng)機(jī)也會(huì)產(chǎn)生沖擊和

18、多余的熱量，易破壞電動(dòng)機(jī)的絕緣性，使電動(dòng)機(jī)和負(fù)載的壽命降低，維護(hù)工作量增大。低速時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速慢，對(duì)于風(fēng)冷式電動(dòng)機(jī)的冷卻效果差，易使電動(dòng)機(jī)溫度升高，影響絕緣。液力耦合器雖然也是非接觸聯(lián)接，但是沒(méi)有解決電動(dòng)機(jī)和負(fù)載之間的安裝精度問(wèn)題。聯(lián)軸器磨損問(wèn)題較大，維護(hù)周期短。液壓油容易泄露，污染環(huán)境。 軟啟動(dòng)對(duì)比永磁調(diào)速器可以對(duì)電機(jī)和負(fù)載獨(dú)立啟動(dòng)，啟動(dòng)性能最好，對(duì)系統(tǒng)電壓影響最小，起動(dòng)時(shí)間短，產(chǎn)生的熱量最小，避免了管路壓力突變?cè)斐傻臎_擊。永磁調(diào)速器除軟啟動(dòng)外，還能減緩堵轉(zhuǎn)和負(fù)載沖擊。在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或負(fù)載發(fā)生突然變化甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，永磁調(diào)速器可利用其兩對(duì)磁極之間的氣隙來(lái)保護(hù)電機(jī)和負(fù)載，延長(zhǎng)電機(jī)和負(fù)載的使用壽命。變頻

19、器和液力耦合器啟動(dòng)性能都較好，變頻調(diào)速起動(dòng)時(shí)間比永磁調(diào)速器略長(zhǎng)；液力耦合器可以對(duì)電機(jī)和負(fù)載獨(dú)立啟動(dòng)。 隔振和降噪對(duì)比因?yàn)闊o(wú)硬機(jī)械連接，永磁調(diào)速驅(qū)動(dòng)器連接精度所造成的機(jī)械振動(dòng)和噪音大大降低。實(shí)踐證明，這種連接方式可降低振動(dòng)60%左右，噪音不超過(guò)85dB。而變頻器、液力耦合器需要電機(jī)和風(fēng)機(jī)或水泵直接相連，電機(jī)軸中心與風(fēng)機(jī)或水泵的軸中心的軸向誤差和角度誤差通常都很小。否則，系統(tǒng)安裝好后，會(huì)因?yàn)檩S不同心，引起強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)和噪音，并造成軸承、油封等部件的加速磨損，增加維護(hù)維修成本。 調(diào)速性能對(duì)比變頻調(diào)速效率高、精度高，具有過(guò)負(fù)荷能力，能夠在高于同步電機(jī)速度的情況下運(yùn)行，永磁調(diào)速器則不能。當(dāng)變頻器使電機(jī)

20、速度下降時(shí)，電機(jī)線(xiàn)圈中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，而這時(shí)電機(jī)風(fēng)扇速度也減慢了，因此很多帶有變頻器的電機(jī)不能長(zhǎng)時(shí)間在低速運(yùn)轉(zhuǎn)。永磁調(diào)速器傳遞效率略低于變頻器，但電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，且始終由全速旋轉(zhuǎn)電機(jī)風(fēng)扇冷卻。液力耦合器屬低效調(diào)速方式，效率低于永磁調(diào)速器，調(diào)速范圍有限，精度低、線(xiàn)性度差、響應(yīng)慢，必須外加油泵維持，但具有處理沖擊負(fù)載的能力。 對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力對(duì)比變頻調(diào)速是通過(guò)可控硅或IGBT實(shí)現(xiàn)電流調(diào)節(jié)的，對(duì)使用環(huán)境有較高的要求，半導(dǎo)體元件通常要求在040環(huán)境下工作；對(duì)環(huán)境的濕度也有要求，一般為相對(duì)濕度的60%90%15；也不能用在腐蝕、易燃、易爆、粉塵較高的場(chǎng)合，必須為變頻調(diào)速設(shè)備提供專(zhuān)用房間并安裝空調(diào)。變頻調(diào)速

21、對(duì)電機(jī)也有較高的要求，每一臺(tái)變頻器都要有一臺(tái)具有轉(zhuǎn)換功能的電機(jī)。由于變頻器輸入端直接連接到電網(wǎng)，電網(wǎng)電壓和電流的變化、雷擊浪涌等直接影響到變頻器電子設(shè)備的可靠性，容易造成變頻器的絕緣擊穿、控制器件的損壞，其安全可靠性相對(duì)較低，一般需安裝避雷裝置。永磁調(diào)速器可適用于各種惡劣環(huán)境，包括易燃、易爆、潮濕、高溫、低溫、粉塵含量高的環(huán)境，無(wú)需電力消耗，能夠適應(yīng)電壓波動(dòng)較大、諧波含量較高的電網(wǎng)，適用于各種異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。 占用空間對(duì)比由于變頻器對(duì)環(huán)境的要求較高，需為變頻器提供專(zhuān)用的房間；永磁調(diào)速器和液力耦合器都安裝在電機(jī)和負(fù)載之間，占用空間相同，但液力耦合器還需外加油泵。從總體來(lái)說(shuō)，永磁調(diào)速器占用的空間

22、較小。 日常維護(hù)對(duì)比永磁調(diào)速器投入使用后，故障易診，維護(hù)工作量小，不需要專(zhuān)門(mén)的技能和專(zhuān)有維護(hù)平臺(tái)。由于減少了系統(tǒng)振動(dòng)問(wèn)題，使得系統(tǒng)磨損小，發(fā)熱少，需要每年對(duì)軸承加潤(rùn)滑油，軸承設(shè)計(jì)使用壽命為25000小時(shí)，到期應(yīng)進(jìn)行更換。變頻調(diào)速裝置需要專(zhuān)門(mén)的技能和維護(hù)平臺(tái)，維護(hù)技術(shù)要求高，故障診斷相對(duì)復(fù)雜，對(duì)維護(hù)人員要求較高。液力耦合器維護(hù)工作量大，由于震動(dòng)問(wèn)題，軸承磨損大，更換周期短；同時(shí)還存在漏油現(xiàn)象，不需要專(zhuān)門(mén)的技能和維護(hù)平臺(tái)。 使用壽命對(duì)比根據(jù)可靠性理論，一個(gè)系統(tǒng)或設(shè)備所用元件越多，系統(tǒng)的可靠性就越低。因?yàn)橄到y(tǒng)中任何一個(gè)可靠性低的元件會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，這類(lèi)似于所謂的木桶理論，即系統(tǒng)的可靠性是由系

23、統(tǒng)中可靠性最低的元件決定的。由此可知，系統(tǒng)或設(shè)備在實(shí)現(xiàn)相同功能的情況下，使用元件數(shù)量越少，每個(gè)元件的故障率越低，系統(tǒng)的可靠性就越高。永磁調(diào)速器主要由3個(gè)部件組成，其中銅盤(pán)和磁盤(pán)的故障率幾乎為零，而變頻器、液力耦合器的元件數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)數(shù)，可靠性相對(duì)較低。因此，永磁調(diào)速器的使用壽命也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于變頻器和液力耦合器，永磁調(diào)速器可用2030年，液力耦合器使用壽命為15年，變頻器易老化，壽命周期只有10年。 成本的比較永磁調(diào)速器的初始投資目前高于變頻調(diào)速，用于大功率、中高壓電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，價(jià)格比變頻器便宜；永磁調(diào)速器的平均無(wú)故障時(shí)間高于變頻調(diào)速，因此，永磁調(diào)速器的維修費(fèi)用和造成的經(jīng)濟(jì)損失比變頻調(diào)速低。變

24、頻調(diào)速是所有調(diào)速裝置中成本最高的，低壓小功率變頻器的價(jià)格相對(duì)便宜，尤其變頻調(diào)速故障率高，維修換件和人工費(fèi)用較高，且由于其故障的不確定性，給生產(chǎn)造成的損失也更大。液力耦合器用于大功率系統(tǒng)調(diào)速時(shí)，價(jià)格最便宜。 調(diào)速精度對(duì)比變頻器中100%頻率的給定值為16384，其控制分辨率可達(dá)f/16384。受限于變頻器內(nèi)部元器件的精度，接受到信號(hào)后可能會(huì)出現(xiàn)動(dòng)作遲滯，導(dǎo)致變頻器主回路輸出頻率的分辨率和精度與控制回路的有區(qū)別的，一般變頻器輸出頻率分辨率為0.01Hz0.5Hz，調(diào)速精度為0.1%。永磁調(diào)速器接受標(biāo)準(zhǔn)4-20mA信號(hào)，根據(jù)輸入信號(hào)調(diào)節(jié)負(fù)載轉(zhuǎn)速，能夠?qū)崿F(xiàn)平滑調(diào)速。永磁調(diào)速器的調(diào)速精度主要取決于電動(dòng)執(zhí)

25、行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)和加工精度。電動(dòng)執(zhí)行器分辨率<0.4%，控制精度最高可達(dá)1%，永磁調(diào)速器的控制精度低于變頻器。液力耦合器調(diào)速精度差，轉(zhuǎn)速波動(dòng)大，波動(dòng)范圍一般在十轉(zhuǎn)以上，難以保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。 安裝過(guò)程對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的影響比較永磁調(diào)速器和液力耦合器安裝時(shí)需要移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，重新建造安裝基礎(chǔ)，包括一次基礎(chǔ)改造、二次基礎(chǔ)、安裝與對(duì)中和基礎(chǔ)固化總安裝時(shí)間約10天。變頻器可以垂直安裝在堅(jiān)固的物體上或控制柜中，不需要移動(dòng)原電機(jī)系統(tǒng)。 設(shè)備的利用率變頻器可以一機(jī)多用，即一臺(tái)變頻器可以通過(guò)開(kāi)關(guān)切換設(shè)備控制幾臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行。永磁調(diào)速器和液力耦合器只能一機(jī)一用，一臺(tái)永磁調(diào)速器或液力耦合器只能供一臺(tái)負(fù)載使用。4

26、.2 筒式永磁調(diào)速器和盤(pán)式永磁調(diào)速器的對(duì)比 基本原理比較盤(pán)式永磁調(diào)速器與筒式永磁調(diào)速器的基本原理是一致的，都是通過(guò)導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與永磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而在導(dǎo)體轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生交變感應(yīng)磁場(chǎng)，交變感應(yīng)磁場(chǎng)與交變永磁場(chǎng)相互嚙合，從而產(chǎn)生扭矩，將動(dòng)力從動(dòng)力側(cè)傳到負(fù)載側(cè)。其均由導(dǎo)體轉(zhuǎn)子、永磁轉(zhuǎn)子、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)三部分組成。盤(pán)式永磁調(diào)速器調(diào)節(jié)導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與永磁轉(zhuǎn)子之間的距離也就是調(diào)節(jié)氣隙大小，氣隙大，傳遞的扭矩小，負(fù)載轉(zhuǎn)速低，反之亦然，其結(jié)構(gòu)如圖11所示。而筒式永磁調(diào)速器則是通過(guò)調(diào)節(jié)永磁轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子之間的磁場(chǎng)嚙合面積，實(shí)現(xiàn)傳遞扭矩大變化，嚙合面大，則傳遞的扭矩大，負(fù)載轉(zhuǎn)速高，反之亦然，其結(jié)構(gòu)如圖12所示。圖11 盤(pán)式永磁

27、調(diào)速器的工作原理圖圖12 筒式永磁調(diào)速器的工作原理圖 調(diào)速平滑性及線(xiàn)性度比較如下圖所示，移動(dòng)相同的行程，筒式永磁調(diào)速器速度的變化比盤(pán)式小，調(diào)速平滑性明顯比盤(pán)式結(jié)構(gòu)好，速度穩(wěn)定性高，且線(xiàn)性度更好。圖13 盤(pán)式與筒式調(diào)速平滑性及線(xiàn)性度的對(duì)比軸向力比較盤(pán)式永磁調(diào)速器磁力方向?yàn)檩S向，很難做到軸向力完全平衡，軸向力較大；筒式永磁調(diào)速器磁力方向?yàn)閺较颍S向力很小。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，盤(pán)式永磁調(diào)速器的軸向力為筒式永磁調(diào)速器的1015倍。 散熱和噪音比較由于在導(dǎo)體上有發(fā)熱，因此永磁調(diào)速器的散熱很關(guān)鍵，盤(pán)式永磁調(diào)速器的發(fā)熱在側(cè)面，散熱困難；而筒式永磁調(diào)速器單位體積發(fā)熱量較少，且在外圈產(chǎn)生熱量，散熱容易；相同功率和轉(zhuǎn)速下，

28、筒式永磁調(diào)速器噪音比盤(pán)式噪音低5dB以上。 體積與重量比較筒式永磁調(diào)速器單位體積所能提供的扭矩傳輸或傳動(dòng)效率更高，因此在傳遞同等功率條件下：a) 筒式永磁調(diào)速器的外徑比盤(pán)式永磁調(diào)速器小50-200mm；b) 筒式永磁調(diào)速器永磁轉(zhuǎn)子的重量比盤(pán)式產(chǎn)品重量輕1/3左右；c) 筒式永磁調(diào)速器導(dǎo)體轉(zhuǎn)子的重量比盤(pán)式產(chǎn)品輕1/3左右；d) 筒式永磁調(diào)速器的軸間距比盤(pán)式產(chǎn)品小50-150mm。由于筒式永磁調(diào)速器的重量輕、體積小，因此其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，對(duì)系統(tǒng)的影響小。 安裝與維護(hù)比較永磁調(diào)速器對(duì)中要求都不高，因此安裝都很方便，但是筒式與盤(pán)式相比，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，推拉機(jī)構(gòu)更簡(jiǎn)單，可靠性高。盤(pán)式推拉機(jī)構(gòu)采用4個(gè)角接觸軸承，

29、結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，軸承更換工作量大；而筒式采用2個(gè)角接觸軸承，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸承更換容易。 永磁材料的使用比較同等功率條件下，筒式永磁調(diào)速器需要的永磁體比盤(pán)式結(jié)構(gòu)多。4.3 設(shè)備水冷卻和油冷卻的對(duì)比水冷卻方式主要應(yīng)用于筒式永磁調(diào)速器而油冷卻方式主要應(yīng)用于盤(pán)式永磁調(diào)速器。盤(pán)式永磁調(diào)速器使用了齒輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量熱量，同時(shí)為保證調(diào)速器的正常運(yùn)行，必須對(duì)齒輪做好潤(rùn)滑及防銹的工作，因此只能采用油冷卻的方式進(jìn)行冷卻，而筒式永磁調(diào)速器則沒(méi)有這方面的困擾，只要采用水冷卻的方式即可滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)的正常運(yùn)行。筒式永磁調(diào)速器水冷結(jié)構(gòu)圖和盤(pán)式永磁調(diào)速器油冷結(jié)構(gòu)圖分別見(jiàn)圖14和圖15圖14 筒式永磁調(diào)速器水冷結(jié)構(gòu)

30、圖圖15 盤(pán)式永磁調(diào)速器油冷結(jié)構(gòu)圖水冷型永磁調(diào)速器的水冷系統(tǒng)原理圖和油冷型永磁調(diào)速器的油冷系統(tǒng)原理圖分別見(jiàn)圖16及圖17：圖16 水冷系統(tǒng)原理圖圖17油冷系統(tǒng)原理圖用料、施工及成本的對(duì)比表2水冷卻方式和油冷卻方式用料對(duì)比冷卻方式水冷油冷成本比較過(guò)濾器2個(gè)2個(gè)油冷方式在配件方面比水冷多出近2萬(wàn)元成本水流指示器4個(gè)4個(gè)閘閥5個(gè)5個(gè)截止閥6個(gè)12個(gè)液位傳感器1個(gè)1個(gè)減壓閥1個(gè)1個(gè)流量計(jì)1個(gè)2個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥1個(gè)1個(gè)止回閥2個(gè)4個(gè)電動(dòng)截止閥1個(gè)1個(gè)管路35米70米換熱器1個(gè)循環(huán)泵1個(gè)如圖15，水冷方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，用料少，施工便利。如圖14，油冷卻方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在水冷方式的用料基礎(chǔ)上多了油循環(huán)泵和換熱器，不僅

31、增加了成本（見(jiàn)表2），而且在現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中會(huì)多出很多管路、線(xiàn)路等。同時(shí)油箱的安置也是一個(gè)問(wèn)題，需要考慮到安全、維護(hù)等各方面因素。因此油冷方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)空間要求很大，在實(shí)際施工的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題。相比而言水冷方式在節(jié)約成本及施工便利兩方面要?jiǎng)俪龊芏?。可靠性?duì)比零部件越多，系統(tǒng)的可靠性越低，出故障的可能性越高。油冷比水冷多了油循環(huán)泵和換熱器，由此產(chǎn)生的可能故障點(diǎn)也增多。如表3所示，油冷卻方式可能出現(xiàn)的故障點(diǎn)有8處，而水冷方式只有2處，由此可以看出水冷卻方式的系統(tǒng)可靠性要比油冷卻方式好的多，更適合于現(xiàn)代化連續(xù)性作業(yè)。表3 水冷方式和油冷方式故障點(diǎn)對(duì)比冷卻方式故障點(diǎn)合計(jì)油冷方式入油口油溫、油壓、油質(zhì)8

32、處出油口油溫、油壓、油質(zhì)水溫、水壓水冷方式水溫、水壓2處系統(tǒng)維護(hù)性對(duì)比 水冷方式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，后續(xù)消耗中只需消耗冷卻水，而油冷方式在耗冷卻水的同時(shí)，需消耗多余的電量，同時(shí)每年都必需更換油箱中的油（見(jiàn)表4），這就導(dǎo)致油冷系統(tǒng)易產(chǎn)生泄露，進(jìn)而產(chǎn)生油污，污染環(huán)境，對(duì)電機(jī)及負(fù)載均有一定的安全隱患，給后續(xù)系統(tǒng)維護(hù)帶來(lái)極大麻煩。由此可見(jiàn)水冷方式更利于系統(tǒng)的后續(xù)的系統(tǒng)維護(hù)。表4 水冷方式和油冷方式的維護(hù)成本對(duì)比冷卻方式水電油水冷兩種方式耗水量基本相等油冷方式比水冷方式每年多耗電1000元油冷每年更換一次5 永磁調(diào)速器安裝、運(yùn)行及維護(hù)5.1 永磁調(diào)速器現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖 水冷型永磁調(diào)速器的現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖如下圖所示，具體尺寸由實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)決定：圖18 水冷型永磁調(diào)速器的現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖5.2 永磁調(diào)速器的電氣控制系統(tǒng)電動(dòng)執(zhí)行器提供動(dòng)力使得嚙合面積隨著電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的指令變化而變化，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受控制中心（根據(jù)不同的情況，可以是PLC控制，也可以是DCS控制）的指令，電動(dòng)執(zhí)行器根據(jù)控制中心的指令進(jìn)行動(dòng)作，并將結(jié)果反饋給控制中心。控制信號(hào)源則