齐鲁石化永磁调速器考察报告Word文档下载推荐.doc
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啮合面积为零,传递扭矩为零,永磁转子与导体转子完全脱开,永磁转子转速为零,负载转速也为零。
图1永磁调速器系统组成
图2啮合面从大到小
图3调速原理-改变啮合面积
1.2.2永磁调速节能系统的组成
通常永磁调速系统由永磁调速器、电动执行机构、转速变送器、温度变送器、控制信号源、就地显示控制箱、远程控制系统、电缆等设备集成。
永磁调速器安装在电机和负载之间,传递扭矩,通过永磁调速器的调节机构实现导体转子与永磁转子之间的磁场啮合面积改变,从而实现负载转速变化。
啮合面积大,通过永磁调速器传递的扭矩就大,负载转速高;
啮合面积小,通过永磁调速器传递的扭矩就小,负载转速低。
电动执行器提供动力使得啮合面积随着电动执行机构的指令变化而变化,电动执行机构接受控制中心(根据不同的情况,可以是PLC控制,也可以是DCS控制)的指令,电动执行器根据控制中心的指令进行动作,并将结果反馈给控制中心。
控制信号源则为工艺需要的控制对象,对于泵系统而言可能是管网压力、流量、或者液位,而对于水泵而言则可能是压力、流量等其它工艺需要的一些参数,因此控制信号源可能为压力信号、流量信号、液位信号等等。
通常而言信号为4-20mA的电流信号。
就地显示控制箱提供就地显示功能,并提供系统信号的上传下达的通道,方便工作人员到现场巡检。
图4永磁调速系统组成
1.2.3永磁调速器的主要作用
1)调速节能。
节电率最高可达67%。
2)防震减震。
可降低系统振动40%以上。
3)过载保护和轻载启动。
保护电机不至于因过流烧坏。
4)双机或多机拖动起功率平衡作用。
2公司主要获得的荣誉和资质
2.1公司主要获得荣誉及资质
2.1.1产品防爆合格证
2.1.2国家重点新产品
2.1.3企业科技成果自主创新奖
2.1.4科技成果证书
2.1.5高新技术产品认证
2.1.6节能产品与技术优秀奖
2.1.7创新基金证书
▶立项证书
▶验收合格证书
2.1.8节能证书
2.1.9知识产权先进单位
2.1.10专利证书
目前,公司已申请专利40多项,其中发明专利16项,实用新型21项,外观专利1项;
获得国家专利授权20项,其中发明专利2项,实用新型专利17项,外观设计专利1项。
2.1.11体系证书
2.1.12部分发表论文
2.2其他资质
公司已经进入中石化的合同能源管理推荐目录
(一)(详见附件),我公司为中石化、华电集团和中国国电集团等大型央企的二级供应商,获得了中国石油和化工自动化应用协会科技进步二等奖。
3部分案例
3.1主要业绩
表1艾凌节能公司永磁调速器主要业绩表
客户
永磁型号
电机功率
调速范围
负荷性质
使用环境
数量
订货日期
金陵石化
ALT570S
220kW
40%~98%
离心泵
灰浆泵
1
2011
ALT5700
2
上都电厂
168kW
50%~98%
离心风机
冷却塔风机
乌海电厂
ALT460S
160kW
循环水泵
6
胜利电厂
ALT650S
200kW
38%~98%
灰渣泵
莱州电厂
ALT330S
55kW
水泵
ALT570V
185kW
凝泵
3
2012
巴陵石化
锅炉引风机
4
渣泵
仪征化纤
排粉风机
大庆石化
300kW
大庆采油厂
ALT410S
90kW
某污水泵
ALT0750S
550kW
ALT1500H
1000kW
合肥热电
卓资电厂
ALT0750H
500kW
循环泵
2013
茂名石化
630kW
280kW
28%~98%
一次风机
560kW
电厂锅炉引风机
800kW
24%~98%
电厂循环水泵
ALT0500H
400kW
24%~98
水务厂增压泵
海南炼化
37kW
锅炉一次风机
ALT490S
110kW
庄河电厂
青岛石化
集输永安
输油泵
2014
ALT410V
20%~98%
开式循环水泵
75kW
洛阳石化
烟台宝钢
250kW
高压注水泵
ALT690S
热轧水泵
ALT690V
神华乌海
ALT220M
皮带机
井下输煤皮带机
伟天化工
28%~99%
355kW
二次风机
脱盐水给水泵
锅炉给水泵
湖北化肥
ALT1000H
湛江石化
3.2客户应用
3.2.1仪征化纤
2013年仪征化纤热电中心锅炉烟气脱硝工程引风机永磁调速器改造现场如下图所示:
图5仪征化纤热电中心锅炉烟气脱硝工程引风机改造现场
客户应用证明如下:
设备从投运至今运行状况良好,节电率21.93%,今年仪征化纤锅炉引风机又安装了四台水冷型永磁调速器,共计6台560kW设备在运行中。
3.2.2集输永安
集输永安输油泵永磁调速器改造现场如下图所示:
图6集输永安输油泵改造现场
集输永安水冷型永磁调速器从投运至今运行状况良好,节电率32%,共计1台1000kW设备在运行中。
3.2.3胜利油田
胜利发电厂热网首站5号循环水泵系统永磁调速器改造现场如下图所示:
图7胜利发电厂热网首站5号循环水泵系统改造现场
客户应用证明如下:
胜利油田水冷型永磁调速器从投运至今运行状况良好,节电率30%,共计1台1000kW设备在运行中。
3.2.4茂名石化
茂名石化水冷型永磁调速器从投运至今运行状况良好,节电率25%,共计1台630kW设备在运行中。
3.2.5巴陵石化
巴陵石化供排水事业部取水车间3#送水泵永磁调速器改造现场如下图所示:
图8巴陵石化供排水事业部取水车间3#送水泵改造现场
巴陵石化水冷型永磁调速器设备从投运至今运行状况良好,节电率30%,今年又订购了1台800kW水冷型永磁调速器,目前设备正在设计中。
3.2.6乌海热电
北方联合电力乌海热电厂水源地升压泵永磁调速器改造现场如下图所示:
图9北方联合电力乌海热电厂水源地升压泵改造现场
北方联合电力乌海热电厂水源地升压泵永磁调速器设备从投运至今运行状况良好,节电率45%,,共计2台160kW设备在运行中。
3.2.7湖北化肥
中国石化集团资产经营管理有限公司宜昌分公司动力厂每台锅炉配有2台引风机,3台锅炉共计6台,其中1#与2#炉为240吨,3#炉为220吨。
每台锅炉在增加了炉后的SCR脱硝及脱硫装置后,会额外增加最大1400Pa的压力降,该部分压力降由每台锅炉现有引风机来克服。
由于原引风机并未考虑脱硝、脱硫部分的阻力,因此需更换现有引风机。
1#、2#、3#、4#引风机电机原额定功率为560kW,额定转速为960r/min,出口压强为5600Pa;
5#、6#引风机电机原额定功率为500kW,额定转速为992r/min,出口压强为5780Pa.由于设计中考虑到:
正常工况下,二台引风机给一个锅炉供风,应能保证锅炉以100%满负荷运行,;
而当某台风机出现故障时,另一台引风机以额定转速运行,能保证锅炉以70%减负荷运行,通过这些参数判断,这些风机所对应的电机具有较大的设计余量,有一定的节能改造的潜力。
通过永磁调速器降速能达到节能的目的,永磁调速器的输入转速不变,通过加大滑差降低输出转速,使电机的转矩降低,从而将电机的输出功率降低,达到降低电量的目的。
湖北化肥此次共订购6台630KW水冷型永磁调速器,目前设备正在设计中。
4套筒式永磁调速器与同类技术的对比
4.1永磁调速与变频调速和液力耦合调速方式的比较
4.1.1传递效率对比
永磁调速器、变频器和液力耦合器的传递效率如图9所示。
永磁调速器的最高效率可达98%,功率损耗主要包括转差损耗和机械损耗。
计算变频器效率时,要将冷却设备和其他辅助性设施所需的能量计算在内,包括变压器、滤波器、控制装置、照明设施等。
液力耦合器的损耗主要有液力损耗、机械损耗和容积损耗,在其运行过程中,这三种损耗通常高达10%以上。
当负载的平均转速达到电机速度80%以上时,永磁调速器的总体效率最高,是最好的调速装置的选择;
在速度低于80%时,变频器可能更有效率;
液力耦合器的效率在三种调速方式中是最低的。
图10三种调速方式的效率曲线
4.1.2对环境和设备的影响对比
永磁调速器不产生谐波,不产生污染物污染环境。
永磁调速器安装时,只需改变电机和负载之间的相对位置,不需要对电机和供电电源进行任何改动;
安装后,对整个系统不产生电磁干扰;
由于主动转子和从动转子非接触连接,大大降低了电动机和负载之间的安装精度。
变频调速装置产生大量的谐波,影响电网的质量;
产生的高次谐波对电动机也会产生冲击和多余的热量,易破坏电动机的绝缘性,使电动机和负载的寿命降低,维护工作量增大。
低速时,电机转速慢,对于风冷式电动机的冷却效果差,易使电动机温度升高,影响绝缘。
液力耦合器虽然也是非接触联接,但是没有解决电动机和负载之间的安装精度问题。
联轴器磨损问题较大,维护周期短。
液压油容易泄露,污染环境。
4.1.3软启动对比
永磁调速器可以对电机和负载独立启动,启动性能最好,对系统电压影响最小,起动时间短,产生的热量最小,避免了管路压力突变造成的冲击。
永磁调速器除软启动外,还能减缓堵转和负载冲击。
在电动机启动或负载发生突然变化甚至堵转时,永磁调速器可利用其两对磁极之间的气隙来保护电机和负载,延长电机和负载的使用寿命。
变频器和液力耦合器启动性能都较好,变频调速起动时间比永磁调速器略长;
液力耦合器可以对电机和负载独立启动。
4.1.4隔振和降噪对比
因为无硬机械连接,永磁调速驱动器连接精度所造成的机械振动和噪音大大降低。
实践证明,这种连接方式可降低振动60%左右,噪音不超过85dB。
而变频器、液力耦合器需要电机和风机或水泵直接相连,电机轴中心与风机或水泵的轴中心的轴向误差和角度误差通常都很小。
否则,系统安装好后,会因为轴不同心,引起强烈的机械振动和噪音,并造成轴承、油封等部件的加速磨损,增加维护维修成本。
4.1.5调速性能对比
变频调速效率高、精度高,具有过负荷能力,能够在高于同步电机速度的情况下运行,永磁调速器则不能。
当变频器使电机速度下降时,电机线圈中会产生大量的热,而这时电机风扇速度也减慢了,因此很多带有变频器的电机不能长时间在低速运转。
永磁调速器传递效率略低于变频器,但电机转速不变,且始终由全速旋转电机风扇冷却。
液力耦合器属低效调速方式,效率低于永磁调速器,调速范围有限,精度低、线性度差、响应慢,必须外加油泵维持,但具有处理冲击负载的能力。
4.1.6对环境的适应能力对比
变频调速是通过可控硅或IGBT实现电流调节的,对使用环境有较高的要求,半导体元件通常要求在0~40℃环境下工作;
对环境的湿度也有要求,一般为相对湿度的60%~90%[15];
也不能用在腐蚀、易燃、易爆、粉尘较高的场合,必须为变频调速设备提供专用房间并安装空调。
变频调速对电机也有较高的要求,每一台变频器都要有一台具有转换功能的电机。
由于变频器输入端直接连接到电网,电网电压和电流的变化、雷击浪涌等直接影响到变频器电子设备的可靠性,容易造成变频器的绝缘击穿、控制器件的损坏,其安全可靠性相对较低,一般需安装避雷装置。
永磁调速器可适用于各种恶劣环境,包括易燃、易爆、潮湿、高温、低温、粉尘含量高的环境,无需电力消耗,能够适应电压波动较大、谐波含量较高的电网,适用于各种异步电动机的调速。
4.1.7占用空间对比
由于变频器对环境的要求较高,需为变频器提供专用的房间;
永磁调速器和液力耦合器都安装在电机和负载之间,占用空间相同,但液力耦合器还需外加油泵。
从总体来说,永磁调速器占用的空间较小。
4.1.8日常维护对比
永磁调速器投入使用后,故障易诊,维护工作量小,不需要专门的技能和专有维护平台。
由于减少了系统振动问题,使得系统磨损小,发热少,需要每年对轴承加润滑油,轴承设计使用寿命为25000小时,到期应进行更换。
变频调速装置需要专门的技能和维护平台,维护技术要求高,故障诊断相对复杂,对维护人员要求较高。
液力耦合器维护工作量大,由于震动问题,轴承磨损大,更换周期短;
同时还存在漏油现象,不需要专门的技能和维护平台。
4.1.9使用寿命对比
根据可靠性理论,一个系统或设备所用元件越多,系统的可靠性就越低。
因为系统中任何一个可靠性低的元件会影响整个系统的可靠性,这类似于所谓的木桶理论,即系统的可靠性是由系统中可靠性最低的元件决定的。
由此可知,系统或设备在实现相同功能的情况下,使用元件数量越少,每个元件的故障率越低,系统的可靠性就越高。
永磁调速器主要由3个部件组成,其中铜盘和磁盘的故障率几乎为零,而变频器、液力耦合器的元件数远远大于这个数,可靠性相对较低。
因此,永磁调速器的使用寿命也远远高于变频器和液力耦合器,永磁调速器可用20~30年,液力耦合器使用寿命为15年,变频器易老化,寿命周期只有10年。
4.1.10成本的比较
永磁调速器的初始投资目前高于变频调速,用于大功率、中高压电动机拖动系统时,价格比变频器便宜;
永磁调速器的平均无故障时间高于变频调速,因此,永磁调速器的维修费用和造成的经济损失比变频调速低。
变频调速是所有调速装置中成本最高的,低压小功率变频器的价格相对便宜,尤其变频调速故障率高,维修换件和人工费用较高,且由于其故障的不确定性,给生产造成的损失也更大。
液力耦合器用于大功率系统调速时,价格最便宜。
4.1.11调速精度对比
变频器中100%频率的给定值为16384,其控制分辨率可达f/16384。
受限于变频器内部元器件的精度,接受到信号后可能会出现动作迟滞,导致变频器主回路输出频率的分辨率和精度与控制回路的有区别的,一般变频器输出频率分辨率为0.01Hz~0.5Hz,调速精度为0.1%。
永磁调速器接受标准4-20mA信号,根据输入信号调节负载转速,能够实现平滑调速。
永磁调速器的调速精度主要取决于电动执行机构和调节器的设计和加工精度。
电动执行器分辨率<
0.4%,控制精度最高可达1%,永磁调速器的控制精度低于变频器。
液力耦合器调速精度差,转速波动大,波动范围一般在十转以上,难以保证系统运行的稳定性。
4.1.12安装过程对生产系统的影响比较
永磁调速器和液力耦合器安装时需要移动电动机,重新建造安装基础,包括一次基础改造、二次基础、安装与对中和基础固化总安装时间约10天。
变频器可以垂直安装在坚固的物体上或控制柜中,不需要移动原电机系统。
4.1.13设备的利用率
变频器可以一机多用,即一台变频器可以通过开关切换设备控制几台电机的运行。
永磁调速器和液力耦合器只能一机一用,一台永磁调速器或液力耦合器只能供一台负载使用。
4.2筒式永磁调速器和盘式永磁调速器的对比
4.2.1基本原理比较
盘式永磁调速器与筒式永磁调速器的基本原理是一致的,都是通过导体转子与永磁转子产生相对运动,从而在导体转子上产生交变感应磁场,交变感应磁场与交变永磁场相互啮合,从而产生扭矩,将动力从动力侧传到负载侧。
其均由导体转子、永磁转子、调节机构三部分组成。
盘式永磁调速器调节导体转子与永磁转子之间的距离也就是调节气隙大小,气隙大,传递的扭矩小,负载转速低,反之亦然,其结构如图11所示。
而筒式永磁调速器则是通过调节永磁转子与导体转子之间的磁场啮合面积,实现传递扭矩大变化,啮合面大,则传递的扭矩大,负载转速高,反之亦然,其结构如图12所示。
图11盘式永磁调速器的工作原理图
图12筒式永磁调速器的工作原理图
4.2.2调速平滑性及线性度比较
如下图所示,移动相同的行程,筒式永磁调速器速度的变化比盘式小,调速平滑性明显比盘式结构好,速度稳定性高,且线性度更好。
图13盘式与筒式调速平滑性及线性度的对比
4.2.3轴向力比较
盘式永磁调速器磁力方向为轴向,很难做到轴向力完全平衡,轴向力较大;
筒式永磁调速器磁力方向为径向,轴向力很小。
经过实验,盘式永磁调速器的轴向力为筒式永磁调速器的10~15倍。
4.2.4散热和噪音比较
由于在导体上有发热,因此永磁调速器的散热很关键,盘式永磁调速器的发热在侧面,散热困难;
而筒式永磁调速器单位体积发热量较少,且在外圈产生热量,散热容易;
相同功率和转速下,筒式永磁调速器噪音比盘式噪音低5dB以上。
4.2.5体积与重量比较
筒式永磁调速器单位体积所能提供的扭矩传输或传动效率更高,因此在传递同等功率条件下:
a)筒式永磁调速器的外径比盘式永磁调速器小50-200mm;
b)筒式永磁调速器永磁转子的重量比盘式产品重量轻1/3左右;
c)筒式永磁调速器导体转子的重量比盘式产品轻1/3左右;
d)筒式永磁调速器的轴间距比盘式产品小50-150mm。
由于筒式永磁调速器的重量轻、体积小,因此其转动惯量小,对系统的影响小。
4.2.6安装与维护比较
永磁调速器对中要求都不高,因此安装都很方便,但是筒式与盘式相比,结构更简单,推拉机构更简单,可靠性高。
盘式推拉机构采用4个角接触轴承,结构很复杂,轴承更换工作量大;
而筒式采用2个角接触轴承,结构简单,轴承更换容易。
4.2.7永磁材料的使用比较
同等功率条件下,筒式永磁调速器需要的永磁体比盘式结构多。
4.3设备水冷却和油冷却的对比
水冷却方式主要应用于筒
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