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国家重点推广节能项目节选（永磁涡流柔性传动项目技术报告篇）
28 永磁涡流柔性传动节能技术
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一、技术名称：永磁涡流柔性传动节能技术
二、适用范围
通用机械行业 石油、天然气、化工、造纸、发电、灌浆、海事、矿业、水泥、水和废水等制造行业的泵机、风机、传送带等设备
三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状
目前，全国现有各类电机系统总装机容量约7亿kW，占全国总用电量的60%。其中，风机、泵类、压缩机和空调制冷机的用电量分别占全国总用电量的10.4%、20.9%、9.4%和6%。一方面，电动机及被拖动设备普遍存在系统匹配不合理的问题，“大马拉小车”现象严重，使设备长期低负荷运行；另一方面，系统调节方式落后，运行效率比国外先进水平约低10%～20%，相当于每年浪费电能约5000亿kWh，节电潜力巨大。
四、技术内容
1.技术原理
永磁涡流柔性传动节能装置主要由两部分组成：一部分由连接在负载侧的高强度永磁体转子组成；另一部分由连接在驱动侧的导体转子组成。导体转子和永磁转子是非接触的，可以自由地独立旋转。当导体转子旋转时，导体转子与永磁转子产生相对运动，交变磁场通过气隙在导体转子上产生涡流；同时，涡流产生感应磁场与永磁转子相互作用，从而带动永磁转子沿着与导体转子相同方向旋转，在负载侧输出轴上产生转矩，从而带动负载做旋转运动。通过调节永磁转子和导体转子之间的气隙就可以控制输出转矩，从而获得可调整、可控制、可重复的负载转速，进而实现电机功率可控，达到节能的目的。
2.关键技术
（1）转速范围：0～3000r/min；
（2）适配电机功率：30～2000kW；
（3）转矩范围：0～12000Nm；
（4）工作温度范围：0～98%；
（5）气隙调节范围：2～40mm。
3.工艺流程
图1 永磁调速驱动装置简图
五、主要技术指标
1．转速范围：0～3000r/min；
2．适配电机功率：30～2000kW；
3．转矩范围：0～12000Nm；
4．工作温度范围：0～98%；
5．气隙调节范围：2mm～40mm。
六、技术应用情况
该技术已获得4 项国家专利，其中1 项发明专利和3 项实用新型专利。2011年该技术通过省级新产品、新技术的鉴定。该技术可广泛应用于发电、冶金、石化、水处理、采矿与水泥、造纸、暖通空调、海运等行业的泵、风机、离心机、输送带及其它电机驱动装置。目前，已成功在鞍钢、宝钢及海华发电等企业应用。
七、典型用户及投资效益
典型用户：鞍钢、宝钢、济钢、海华发电等企业
典型案例1
建设规模：3kV、300kW，1500rpm/min 两台送风机。主要技改内容：在电机和送风机之间安装永磁涡流柔性传动装置，主要设备为2 台永磁涡流柔性传动节能装置。节能技改投资额110 万元，建设期1 个月。年节能量312tce，年节能经济效益为70万元，投资回收期约1.6 年。
典型案例2
建设规模：炼钢厂过滤器电压10kV、功率为180kW 的送水泵作业区。主要技改内容：在电机和水泵之间安装水冷型永磁涡流柔性传动节能装置，主要设备为3 台水冷型永磁涡流柔性传动节能装置。节能技改投资额144 万元，建设期约20 天。每年可节省电能84.9 万kWh（电机工作时间按300 天计算），折297tce，年节能经济效益63 万元，投资回收期约2.3 年。
八、推广前景和节能潜力
据了解，目前全社会的能耗约有70%集中在冶金、化工、煤炭、电力、建材工业等高耗能领域。其中工业电动机用电量约占总电量的三分之一，且一半用于风机、泵、压缩机的驱动，三分之二的风机、泵类械在运行中需要调节流量。风机用电量约占全国发电量的10%。其中，矿山使用的风机占全国采矿用电总量的30%，钢铁工业使用风机用电量占其生产总用电量的20%，煤炭工业使用风机的用电量占煤炭总用电量的17%。如果所有电机效率提高5%，则全年可节约电量达765亿kW，预计到2015 年在相关行业可推广8%，形成的年节能能力约为200 万tce。
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引用 雁门遗泽 的回复内容：可以这样理解不，就是说调节的是负载的转速而不是电机转速，电机一直是全功率输出来着，这还节个屁的能啊
说对了一半，如果是恒转矩负载的确节能意义不大（因为降速时负载转矩不变电机转矩也不会变，而电机转速没变所以电机输出功率基本不变，结果就是不节能），然而负载转矩没变同时负载转速下降，负载端消耗的功率是减少的，这部分能量哪儿去了呢，被消耗在联轴器的转子上了！所以才说这是转差功率消耗型的调速方法。
在离心式风机和泵类平方转矩型负载中，由于随着负载转速的下降，负载转矩是下降的。电机轴上的转矩也下降了，即使是电机转速没变但电机输出功率还是减少的。所以这玩意儿在离心式风机和泵类负载上还是有点用的。不过前面有人已经说过了，在大功率应用场合电机的功率比较大，还是需要降压启动设备或是软启动来起动电机，那这东西的价格如果和变频器价格在一个数量级上.........
与竞争对手相比,磁力耦合器的技术先进,技术可靠,同时,因为技术的专有性和生产制造的专一性,价格较高,即使比起进口品牌的高压变频器和液力偶合器,其价格仍然较高.从用户的角度考虑,价格固然是一个重要的考虑因素,但更重要的是性价比,而节能产品比的更多的不是投入,而是产出,综合考虑初始采购成本,运营成本,维护成本,降低停机故障风险,节能效益产出.磁力耦合器毫无疑问地定位于中国市场高压领域性价比最高的产品.
产品的高质高价,竞争对手的技术特点,价格因素决定了磁力耦合器的应用场合在高压电机上,应用高压电机的客户大多为生产型企业,电费和设备的维护和保养是两项重要的运营成本.相应的,这些企业也是国家节能降耗的重点监测对象.所以,磁力耦合器的客户定位主要集中在供水,石油,天然气,发电,热电,造纸,煤炭,水泥和冶金,化工,舰船行业,尤其是这些行业中的大型国有企业.
原理跟电磁调速的是一个道理也就是说，比电磁调速的还省点电
引用 雁门遗泽 的回复内容：引用 五代重歼 的回复内容：引用 雁门遗泽 的回复内容：可以这样理解不，就是说调节的是负载的转速而不是电机转速，电机一直是全功率输出来着，这还节个屁的能啊 说对了一半，如果是恒转矩负载的确节能意义不大（因为降速时负载转矩不变电机转矩也不会变，而电机转速没变所以电机输出功率基本不变，结果就是不节能），然而负载转矩没变同时负载转速下降，负载端消耗的功率是减少的，这部分能量哪儿去了呢，被消耗在联轴器的转子上了！所以才说这是转差功率消耗型的调速方法。在离心式风机和泵类平方转矩型负载中，由于随着负载转速的下降，负载转矩是下降的。电机轴上的转矩也下降了，即使是电机转速没变但电机输出功率还是减少的。所以这玩意儿在离心式风机和泵类负载上还是有点用的。不过前面有人已经说过了，在大功率应用场合电机的功率比较大，还是需要降压启动设备或是软启动来起动电机，那这东西的价格如果和变频器价格在一个数量级上.........原理跟电磁调速的是一个道理也就是说，比电磁调速的还省点电
是比电磁调速还省点电,可人家也说了价格和变频器相当,电磁调速才几个钱?
最主要的是恒转矩负载不适用(我个人认为),例如用于恒转矩负载(额定转矩)下,调速比达到1:3(负载端800rpm,电机端2800rpm这不过分吧),这样的调速范围变频器轻松实现,表示毫无压力,但是这个东西在这样的工况下损耗有多大,表面温度得有多高,能公开吗?
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28 永磁涡流柔性传动节能技术
一、技术名称：永磁涡流柔性传动节能技术
二、适用范围：通用机械行业 石油、天然气、化工、造纸、发电、灌浆、海事、矿业、水泥、水和废水等制造行业的泵机、风机、传送带等设备
三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状
目前，全国现有各类电机系统总装机容量约7 亿kW，占全国总用电量的60%。其中，风机、泵类、压缩机和空调制冷机的用电量分别占全国总用电量的10.4%、20.9%、9.4%和6%。一方面，电动机及被拖动设备普遍存在系统匹配不合理的问题，“大马拉小车”现象严重，使设备长期低负荷运行；另一方面，系统调节方式落后，运行效率比国外先进水平约低10%～20%，相当于每年浪费电能约5000 亿kWh，节电
潜力巨大。
四、技术内容
1.技术原理
永磁涡流柔性传动节能装置主要由两部分组成：一部分由连接在负载侧的高强度永磁体转子组成；另一部分由连接在驱动侧的导体转子组成。导体转子和永磁转子是非接触的，可以自由地独立旋转。当导体转子旋转时，导体转子与永磁转子产生相对运动，交变磁场通过气隙在导体转子上产生涡流；同时，涡流产生感应磁场与永磁转子相互作用，从而带动永磁转子沿着与导体转子相同方向旋转，在负载侧输出轴上产生转矩，从而带动负载做旋转运动。通过调节永磁转子和导体转子之间的气隙就可以控制输出转矩，从而获得可调整、可控制、可重复的负载转速，进而实现电机功率可控，达到节能的目的。
2.关键技术
（1）转速范围：0～3000r/min；
（2）适配电机功率：30～2000kW；
（3）转矩范围：0～12000Nm；
（4）工作温度范围：0～98%；
（5）气隙调节范围：2～40mm。
3.工艺流程
五、主要技术指标
1．转速范围：0～3000r/min；
2．适配电机功率：30～2000kW；
3．转矩范围：0～12000Nm；
4．工作温度范围：0～98%；
5．气隙调节范围：2mm～40mm。
六、技术应用情况
该技术已获得4 项国家专利，其中1 项发明专利和3 项实用新型专利。2011 年该技术通过省级新产品、新技术的鉴定。该技术可广泛应用于发电、冶金、石化、水处理、采矿与水泥、造纸、暖通空调、海运等行业的泵、风机、离心机、输送带及其它电机驱动装置。目前，已成功在鞍钢、宝钢及海华发电等企业应用。
七、典型用户及投资效益
典型用户：鞍钢、宝钢、济钢、海华发电等企业
典型案例1
建设规模：3kV、300kW，1500rpm/min 两台送风机。主要技改内容：在电机和送风机之间安装永磁涡流柔性传动装置，主要设备为2 台永磁涡流柔性传动节能装置。节能技改投资额110 万元，建设期1 个月。年节能量312tce，年节能经济效益为70万元，投资回收期约1.6 年。
典型案例2
建设规模：炼钢厂过滤器电压10kV、功率为180kW 的送水泵作业区。主要技改内容：在电机和水泵之间安装水冷型永磁涡流柔性传动节能装置，主要设备为3 台水冷型永磁涡流柔性传动节能装置。节能技改投资额144 万元，建设期约20 天。每年可节省电能84.9 万kWh（电机工作时间按300 天计算），折297tce，年节能经济效益63 万元，投资回收期约2.3 年。
八、推广前景和节能潜力
据了解，目前全社会的能耗约有70%集中在冶金、化工、煤炭、电力、建材工业等高耗能领域。其中工业电动机用电量约占总电量的三分之一，且一半用于风机、泵、压缩机的驱动，三分之二的风机、泵类械在运行中需要调节流量。风机用电量约占全国发电量的10%。其中，矿山使用的风机占全国采矿用电总量的30%，钢铁工业使用风机用电量占其生产总用电量的20%，煤炭工业使用风机的用电量占煤炭总用电量的17%。如果所有电机效率提高5%，则全年可节约电量达765亿kW，预计到2015 年在相关行业可推广8%，形成的年节能能力约为200 万tce。
附录：
3. 永磁涡流联轴器的性能特点
1）它是靠非接触的磁力传递转矩。主、被动端不存在机械联结，因此对安装时的对中精度没有严格的要求；本设计的对中偏差在3mm以内均可正常工作。
2）主、被动端之间不存在机械振动的传递。据不完全统计，90%以上机械联轴器失效是因对中误差引起的高频机械振动导致销柱或螺栓疲劳失效而损坏。
3）具有软启动功能——尤其对于大功率电机具有过载保护作用。永磁涡流联轴器属于异步磁力驱动器，其原理类似于异步感应电机。只有永磁体与铜体之间存在相对运动时，才能产生感应磁场。同时，它又具有相对恒定磁矩的特性，即当联轴器的结构已经确定，其最大输出磁转矩既为定值，当负载超出该值时即滑脱，而不会将电机“闷死”。
4）对外载导致转速波动具有自动调节功能。永磁涡流联轴器的输出磁转矩与其相对转速差或“滑差率”成正比关系。电机启动瞬间，被动端可视为静止不动，联轴器输出的磁转矩随着电机转速逐渐增大到同步转速而逐渐达到最大值，此时的滑差率最大，该值应大于负载的启动转矩；由此可见，电机在启动的瞬间所受载荷并非拖动设备的启动载荷。
随着负载的转动，滑差率逐渐减小，磁转矩也随之减小，达到负载的额定转矩后，滑差率便保持在设定的额定值上，此时联轴器输出的磁转矩即为额定磁转矩。本设计的额定转差率为5.33%。当负载突然增大，其转速必然降低，反映在联轴器上是滑差率增大，进而磁转矩增大，负载得到加速力后转速增加，滑差率随之下降到额定值，重新进入平稳运行过程。以上调节过程有联轴器自动完成，无需人工操作。
5）维护与寿命
永磁涡流联轴器因工作中没有机械接触与摩擦，因此无需任何日常维护。永磁涡流联轴器的使用寿命决定于磁钢的使用寿命。磁钢的主要失效形式就是磁性能衰退乃至失磁。
引起磁性能降低的主要因素有：受到外来强磁场的退磁作用、使用温度超过磁钢允许工作温度、长久强烈振动、老化失效。其中前三种情况在使用中有可能意外出现，而老化问题目前还没有研究资料给出具体时间数据；另外从“永久磁铁”的名称中可推知，当因老化而失磁的时候，恐怕不是海枯了，就是石烂了吧！
磁性能对温度影响极为敏感。本设计选用磁钢的允许工作温度为120℃。据资料介绍，永磁涡流联轴器的传动效率可达到98.5%（齿轮连轴器98.5%～99.5%，十字滑块连轴器95%～97%，万向节98%～99%），损耗掉的能量即转换成了热能。因此，永磁涡流联轴器必须根据使用情况确定采取有效的冷却措施。热量主要来自于产生涡电流的铜体旋转体，因此结构上可根据具体情况加装散热片即可。
4.永磁涡流传动原理同传统的电磁调速异步电动机相比有一定的相似之处，但还是有着很大的区别。永磁涡流传动和调速装置是一种纯机械的装置，结构和调速原理简单明了，系统本身受电网环境影响几乎为零，对负载异常卡死时的电机保护有很大的优势！
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