一、技術名稱:永磁渦流柔性傳動節能技術
二、技術所屬領域及適用范圍:廣泛應用于航天、軍工、海事、發電、煤炭、冶金、石化、礦山、造紙、天然氣、水泥、水處理等行業中的惡劣工況下的大型設備的傳動系統中。
三、與該技術相關的能耗及碳排放現狀
國內電機及負載長期低負荷運行,同時調節方式落后,運行效率比國外先進水平約低10%~20%,每年浪費電能約5000億kWh,節電潛力巨大。另外大部分風機、水泵采用的是液力耦合器調速方式,機械效率僅為70%左右。 永磁渦流柔性傳動節能技術的節能效率在20%以上,自身不耗電,沒有漏油污染,節電率可達20%以上,能在各種惡劣環境下穩定工作,使用壽命長達20 年。目前應用該技術可實現節能量25萬tce/a,CO2減排約66萬t/a。
四、技術內容
1.技術原理
該技術是應用永磁材料產生的磁力作用,實現力或者力矩無接觸傳遞的一種新技術。負載和電機之間通過氣隙相連接。該技術裝置包括永磁磁力耦合器和永磁調速傳動裝置等,由于電機啟動時不需要克服負載慣性,大大減小了峰值電流,縮短浪涌持續時間,從而節約能源,還大幅減少設備磨損,保證設備的可靠運轉。其基本原理就是遵循楞次定律,具體表述為感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流磁通量的變化。感應傳動氣隙越小磁體與導體間感應越強,導體與磁體間感應力越大,扭矩傳輸效率可通過調整氣隙來控制。
2.關鍵技術
(1)轉速范圍:0-3000r/min;
(2)適配電機功率:4.0-4000KW;
(3)調速范圍:30%-99%;
(4)傳遞效率:96%-99%;
(5)節能效率:20%以上。
3.工藝流程
工藝流程見圖1。
圖1 工藝流程圖
五、主要技術指標
1.轉速范圍:0-3000r/min;2.適配電機功率:4.0-4000KW;3.轉矩范圍:40-30000N·m;4.工作溫度范圍:-40℃-50℃;5.調速范圍:30%-99%;6.傳遞效率:96%-99%;7.氣隙調節范圍:3mm-40mm;8.滑差率:1%-4%;9.安裝精度:< 1 mm;10.節能效率:20%以上。
六、技術鑒定、獲獎情況及應用現狀
該技術已獲得3項發明專利和19項實用新型專利,外觀設計2項。2011年該技術通過省級新產品、新技術的鑒定。該技術已成功在鞍鋼、寶鋼及海華發電等企業應用。該技術匹配電機功率范圍為4~3000kW,速度最高可達3600r/min,調速范圍30%~99%,傳遞效率96%~99%,節能效率20%以上。
七、典型應用案例
典型案例1:中國石油煉化廠
技術提供單位:北京東方永傳節能科技有限公司
建設規模:煉油裝置鼓風機一臺投入運行。建設條件:設備改造實施前廣西石化加熱爐風機,年擋板平均開度80%左右,年運行8000小時,耗電量為1,480,000度電。主要技改內容:在電機及風機之間加裝永磁傳動調速聯軸系統,自動執行器及控制軟件系統,實現后將傳統的剛性傳動改為了磁力柔性傳動;使用執行器配合控制送風量以替代原有擋板控制方式,根據工藝的需求自動調整風機轉速,使電機系統運行在最經濟的工況下,該裝置年耗電量大比例的下降,年節省電費近30萬元,為該廠創作了經濟價值。同時以柔性傳動替代剛性傳動降低了設備的震動及噪音,不僅將停車檢修周期由原有的3個月延長至12個月,還為裝置生產人員營造了更舒適的工作環境。設備投資額50萬元,建設期3個月。使用永磁調速系統后該裝置年節電量約為370000kWh,相當于節約116.37tce,減排CO2368t。投資回收期約20個月。
典型案例2:上海寶山鋼鐵股份有限公司鋼管條鋼事業部
技術提供單位:鞍山欽元節能設備制造有限公司
建設規模:電機功率為160kW,功率因數為0.83,風機在額定運行時,電機功率為132.8kW。主要技改內容:在寶山鋼鐵股份有限公司鋼管條鋼事業部電爐合金庫除塵機上安裝永磁渦流柔性調速裝置,實時調節風機的運行轉速。主要設備永磁渦流柔性調速裝置。設備投資22萬元,建設期約20天。每年可節省電能84.9萬kWh(電機工作時間按300天計算),折297tce,年節能經濟效益18.79萬元,投資回收期約1.2年。
八、推廣前景及節能減排潛力
全國各種風機、泵類約有4700萬臺,如果其中50%需要進行流量的調節,除了變頻器調速、液力變扭器外,則還有25%的風機、泵類設備需要進行調速改造,在剩下的1175萬臺中如果有一半選擇永磁傳動調速的話,則有587.5萬臺市場規模,如果我們市場占有率按從2015年--2020年分別為0.1%、0.2%、0.4%,平均功率按315kW計算,平均節電15%,年設備運行按7000小時計算,則2015、2017、2020年的節能潛力分別為:2015年,19.5億度,折合78萬tce,CO2減排194.4萬t;2017年,39億度,折合156萬tce,CO2減排388.8萬t;2020年,60億度,折合200萬tce,CO2減排528萬t。
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