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从多角度分析为什么永磁调速器比变频器有更多优势

点击量:794   日期:2022-06-10

       在冶金、化工、电力、市政供水和采矿等行业广泛应用的泵类负载,占整个用电设备能耗的40%左右,电费在自来水厂甚至占制水成本的50%。这是因为:一方面,设备在设计时,通常都留有一定的余量;另一方面,由于工况的变化,需要泵机输出不同的流量。随着市场经济的发展和自动化,厂家开始采用高压变频器对泵类负载进行速度控制,然而随着永磁传动技术进入我国并不断完善后,越来越多厂家选择用永磁调速器代替高压变频器,下面让我们从二者从原理、后期使用维护及对运行环境的适应能力等多个方面均有区别,作一下简单比较。


       工作原理

       永磁调速器:

        永磁调速器是通过铜导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输。该技术实现了在驱动(电动机)和被驱动(负载)侧没有机械链接。其工作原理是一端稀有金属氧化物钕铁硼永磁体和另一端感应磁场相互作用产生转矩,通过调节永磁体和导体之间的气隙就可以控制传递的转矩,从而实现负载速度调节。 永磁调速器主要由导体转子、永磁转子和控制器三部分组成。运行中通过调节永磁体和导体之间的气隙就可实现负载轴上的输出转矩变化,从而实现负载转速变化。


        变频器:

        变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。变频器主要采用交—直—交方式(VVVF变频或矢量控制变频),先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机,从而改变电动机的转速。

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芜湖华电浆液循环泵永磁调速器项目

       永磁调速器是靠磁场和导体的隔空传递扭矩达,通过气隙距离来调速;变频器是通过改变电机的频率等参数实现调速。所以永磁调速器对比变频器具备更多的机械特性优势,例如不需要准确的对心,可以完全脱载启动等。

      

      对系统中其他设备的影响


       永磁调速器:

       由于永磁调速器主体部分为机械式调速装置,几乎与电力无关,不会产生谐波,从而也就不会对系统中的其他设备造成影响。当电力质量很差时,如电压波动、电力谐波、闪变、跌落、短时间断、雷击、浪涌等,这些因素对电子或电气调速装置往往是致命的,但对永磁调速器就没有什么影响。采用永磁调速器不会因为电力质量造成损坏。


       变频器:

       因为变频器的交-直-交回路中主要是由电子器件组成,从而在运行过程中会产生大量的高次谐波,电力谐波是电网的严重污染,大量的谐波电流电压,能造成电器元件的发热损耗,严重者能造成设备误动作,造成功率因素补偿电容烧毁、熔断器熔断、空气或断路器开关跳闸。

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大唐佛山热电立式凝结水泵永磁调速器项目

       永磁调速器是机械的,对比下来更加安全、可靠。对于工业级用户来说,这些都是生产连续运行的安全保障。

       运行维护

       

       永磁调速器:

        由于是纯机械设备,无复杂电子设备;经简单培训后,工作人员将会快速确定故障原因,并迅速自行解决故障,不必请专业公司的人来维修。其使用寿命可达30年。电机系统的故障主要原因是振动,振动会导致轴承、油封等的加速磨损, 也会导致基座、管道接头、紧固件等松动或断裂或破损,振动还会导致产生强烈的噪声。 永磁调速器因为采用气隙传递扭矩,电机与负载设备之间没有刚性连接,且在机械冲击过程中具有通过滑差实现缓冲,因此极大减小了振动和噪音,同时也减少了电机的维护保养工作量。 

       

       变频器:

       变频器是复杂的电子设备,安装环境要求为-5℃~40℃,大量研究表明,高压变频器的故障率随温度升高而成指数的上升,使用寿命随温度升高而成指数的下降,环境温度升高10℃,高压变频器使用寿命将减半,夏季是高压变频器故障的多发期。此外,高压变频器运行情况是否良好,与环境清洁程度也有很大关系。因此高压变频器一般安装在独立的空调房内,需要定期维修保养,如果缺少厂家的指导或精细的培训,一旦有故障发生时,工作人员将难于快速确定故障原因,并涉及备件的更换,不可能迅速自行解决故障,只能由变频器生产厂家或专业的公司派人修理,难以保证快速修复,不影响生产。变频器的使用寿命一般为8-10年左右。

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国电荆门电厂#7炉脱硫循环浆泵永磁调速器改造项目

       考虑初期投入,永磁调速器全寿命周期的费用约只有变频器的1/3,再算上全寿命的维护费用,永磁调速器全寿命周期的年使用费用远远低于变频器。

       经济安全性


        永磁调速器:

        因永磁调速器不需要敷设电缆、盖专用空调房及加装空调等,所以永磁调速器的初始投资与变频器相比要低;因其主体部分为机械部件,使用起来安全可靠,维护量少,平均无故障时间远大于变频器,使用寿命长,同样的一台永磁调速器的使用寿命相当于4-6台变频器的总寿命;另外,不需要大量昂贵的备品备件,节省大量的费用。


       变频器:

       在变频器初期投入时,既要购买主机,同时还要考虑敷设电缆、盖专用空调房及加装空调等费用,因此初始投资比永磁调速器要高;后期使用中,需要定期除尘等专门维护;同时因变频器是由大量的电子器件组成,相应的故障率高,严重时甚至发生爆炸,耽误生产,造成财产损失;为应对变频器的故障故障率高的问题,运行时需要准备相应的备品备件,使用成本高。

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高压变频器爆炸烧毁现场

       通过以上比较可以看出,永磁调速器比变频器有多方面的优势,可适用于各种恶劣环境,包括腐蚀、爆炸、潮湿、粉尘较高的场合。使用永磁调速器后可显著提高系统运行安全稳定性,降低经济损失。通过永磁调速可进一步达到优化系统,、提高节能效果的目的,同时增加能源效率,减少运行和维护成本。


        沃弗永磁专注于永磁传动十余年,产品广泛应用于电力、冶金、化工、水泥、煤炭、钢铁、军工等众多领域大功率电机的节能技改,客户涵盖五大电力集团、“三桶油”、地方国企等众多央企和上市公司,应用案例多达两千余件,节能率普遍达到20-50%,工信部入库登记科技成果评价“国内领先”( 证书编号:202034ZK4474)。


       按每度电消耗0.4kg标准煤和0.997kg碳排放、正常工业电机年运行时长8000小时换算,相当于每100KW用电设备年节约64-160吨标准煤、减排16万-40万kg二氧化碳,公司目前年产能500台套,平均单台功能1000KW左右,相当于公司每年为全社会减少80万-200万吨二氧化碳排放,生态效益卓著。


       两者对比下来,永磁调速器从全寿命周期的使用费用,对其整个轴系设备的维护,对系统的振动,对电网质量等方面来考虑,都具备压倒性优势。