在冶金、化工、電力、市政供水和采礦等行業(yè)廣泛應(yīng)用的泵類負(fù)載,占整個用電設(shè)備能耗的40%左右,電費(fèi)在自來水廠甚至占制水成本的50%。這是因為:一方面,設(shè)備在設(shè)計時,通常都留有一定的余量;另一方面,由于工況的變化,需要泵機(jī)輸出不同的流量。隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和自動化,廠家開始采用高壓變頻器對泵類負(fù)載進(jìn)行速度控制,然而隨著永磁傳動技術(shù)進(jìn)入我國并不斷完善后,越來越多廠家選擇用永磁調(diào)速器代替高壓變頻器,下面讓我們從二者從原理、后期使用維護(hù)及對運(yùn)行環(huán)境的適應(yīng)能力等多個方面均有區(qū)別,作一下簡單比較。
工作原理
永磁調(diào)速器:
永磁調(diào)速器是通過銅導(dǎo)體和永磁體之間的氣隙實現(xiàn)由電動機(jī)到負(fù)載的轉(zhuǎn)矩傳輸。該技術(shù)實現(xiàn)了在驅(qū)動(電動機(jī))和被驅(qū)動(負(fù)載)側(cè)沒有機(jī)械鏈接。其工作原理是一端稀有金屬氧化物釹鐵硼永磁體和另一端感應(yīng)磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,通過調(diào)節(jié)永磁體和導(dǎo)體之間的氣隙就可以控制傳遞的轉(zhuǎn)矩,從而實現(xiàn)負(fù)載速度調(diào)節(jié)。 永磁調(diào)速器主要由導(dǎo)體轉(zhuǎn)子、永磁轉(zhuǎn)子和控制器三部分組成。運(yùn)行中通過調(diào)節(jié)永磁體和導(dǎo)體之間的氣隙就可實現(xiàn)負(fù)載軸上的輸出轉(zhuǎn)矩變化,從而實現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)速變化。
變頻器:
變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。變頻器主要采用交—直—交方式(VVVF變頻或矢量控制變頻),先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源,然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機(jī),從而改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。
蕪湖華電漿液循環(huán)泵永磁調(diào)速器項目
永磁調(diào)速器是靠磁場和導(dǎo)體的隔空傳遞扭矩達(dá),通過氣隙距離來調(diào)速;變頻器是通過改變電機(jī)的頻率等參數(shù)實現(xiàn)調(diào)速。所以永磁調(diào)速器對比變頻器具備更多的機(jī)械特性優(yōu)勢,例如不需要準(zhǔn)確的對心,可以完全脫載啟動等。
對系統(tǒng)中其他設(shè)備的影響
永磁調(diào)速器:
由于永磁調(diào)速器主體部分為機(jī)械式調(diào)速裝置,幾乎與電力無關(guān),不會產(chǎn)生諧波,從而也就不會對系統(tǒng)中的其他設(shè)備造成影響。當(dāng)電力質(zhì)量很差時,如電壓波動、電力諧波、閃變、跌落、短時間斷、雷擊、浪涌等,這些因素對電子或電氣調(diào)速裝置往往是致命的,但對永磁調(diào)速器就沒有什么影響。采用永磁調(diào)速器不會因為電力質(zhì)量造成損壞。
變頻器:
因為變頻器的交-直-交回路中主要是由電子器件組成,從而在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量的高次諧波,電力諧波是電網(wǎng)的嚴(yán)重污染,大量的諧波電流電壓,能造成電器元件的發(fā)熱損耗,嚴(yán)重者能造成設(shè)備誤動作,造成功率因素補(bǔ)償電容燒毀、熔斷器熔斷、空氣或斷路器開關(guān)跳閘。
大唐佛山熱電立式凝結(jié)水泵永磁調(diào)速器項目
永磁調(diào)速器是機(jī)械的,對比下來更加安全、可靠。對于工業(yè)級用戶來說,這些都是生產(chǎn)連續(xù)運(yùn)行的安全保障。
運(yùn)行維護(hù)
永磁調(diào)速器:
由于是純機(jī)械設(shè)備,無復(fù)雜電子設(shè)備;經(jīng)簡單培訓(xùn)后,工作人員將會快速確定故障原因,并迅速自行解決故障,不必請專業(yè)公司的人來維修。其使用壽命可達(dá)30年。電機(jī)系統(tǒng)的故障主要原因是振動,振動會導(dǎo)致軸承、油封等的加速磨損, 也會導(dǎo)致基座、管道接頭、緊固件等松動或斷裂或破損,振動還會導(dǎo)致產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲。 永磁調(diào)速器因為采用氣隙傳遞扭矩,電機(jī)與負(fù)載設(shè)備之間沒有剛性連接,且在機(jī)械沖擊過程中具有通過滑差實現(xiàn)緩沖,因此極大減小了振動和噪音,同時也減少了電機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)工作量。
變頻器:
變頻器是復(fù)雜的電子設(shè)備,安裝環(huán)境要求為-5℃~40℃,大量研究表明,高壓變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)的上升,使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)的下降,環(huán)境溫度升高10℃,高壓變頻器使用壽命將減半,夏季是高壓變頻器故障的多發(fā)期。此外,高壓變頻器運(yùn)行情況是否良好,與環(huán)境清潔程度也有很大關(guān)系。因此高壓變頻器一般安裝在獨立的空調(diào)房內(nèi),需要定期維修保養(yǎng),如果缺少廠家的指導(dǎo)或精細(xì)的培訓(xùn),一旦有故障發(fā)生時,工作人員將難于快速確定故障原因,并涉及備件的更換,不可能迅速自行解決故障,只能由變頻器生產(chǎn)廠家或?qū)I(yè)的公司派人修理,難以保證快速修復(fù),不影響生產(chǎn)。變頻器的使用壽命一般為8-10年左右。
國電荊門電廠#7爐脫硫循環(huán)漿泵永磁調(diào)速器改造項目
考慮初期投入,永磁調(diào)速器全壽命周期的費(fèi)用約只有變頻器的1/3,再算上全壽命的維護(hù)費(fèi)用,永磁調(diào)速器全壽命周期的年使用費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于變頻器。
經(jīng)濟(jì)安全性
永磁調(diào)速器:
因永磁調(diào)速器不需要敷設(shè)電纜、蓋專用空調(diào)房及加裝空調(diào)等,所以永磁調(diào)速器的初始投資與變頻器相比要低;因其主體部分為機(jī)械部件,使用起來安全可靠,維護(hù)量少,平均無故障時間遠(yuǎn)大于變頻器,使用壽命長,同樣的一臺永磁調(diào)速器的使用壽命相當(dāng)于4-6臺變頻器的總壽命;另外,不需要大量昂貴的備品備件,節(jié)省大量的費(fèi)用。
變頻器:
在變頻器初期投入時,既要購買主機(jī),同時還要考慮敷設(shè)電纜、蓋專用空調(diào)房及加裝空調(diào)等費(fèi)用,因此初始投資比永磁調(diào)速器要高;后期使用中,需要定期除塵等專門維護(hù);同時因變頻器是由大量的電子器件組成,相應(yīng)的故障率高,嚴(yán)重時甚至發(fā)生爆炸,耽誤生產(chǎn),造成財產(chǎn)損失;為應(yīng)對變頻器的故障故障率高的問題,運(yùn)行時需要準(zhǔn)備相應(yīng)的備品備件,使用成本高。
高壓變頻器爆炸燒毀現(xiàn)場
通過以上比較可以看出,永磁調(diào)速器比變頻器有多方面的優(yōu)勢,可適用于各種惡劣環(huán)境,包括腐蝕、爆炸、潮濕、粉塵較高的場合。使用永磁調(diào)速器后可顯著提高系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定性,降低經(jīng)濟(jì)損失。通過永磁調(diào)速可進(jìn)一步達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng),、提高節(jié)能效果的目的,同時增加能源效率,減少運(yùn)行和維護(hù)成本。
按每度電消耗0.4kg標(biāo)準(zhǔn)煤和0.997kg碳排放、正常工業(yè)電機(jī)年運(yùn)行時長8000小時換算,相當(dāng)于每100KW用電設(shè)備年節(jié)約64-160噸標(biāo)準(zhǔn)煤、減排16萬-40萬kg二氧化碳,公司目前年產(chǎn)能500臺套,平均單臺功能1000KW左右,相當(dāng)于公司每年為全社會減少80萬-200萬噸二氧化碳排放,生態(tài)效益卓著。
兩者對比下來,永磁調(diào)速器從全壽命周期的使用費(fèi)用,對其整個軸系設(shè)備的維護(hù),對系統(tǒng)的振動,對電網(wǎng)質(zhì)量等方面來考慮,都具備壓倒性優(yōu)勢。