变频器逐步会被永磁传动装置取代 点击：6542 | 回复：70
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变频器逐步会被永磁传动装置取代
永磁传动装置调速型与变频调速的比较（以电厂为例）；
一、背景
当前，国内的火力发电厂锅炉主机，其大功率鼓风机和引风机所采用的调速方式大部分是变频调速。鉴于变频调速器在发电厂生产运行中所出现的问题，尤其是变频设备故障的不确定性，给各发电厂生产上带来了隐患，直接影响了生产运行的连续性、稳定性以及可靠性;也给电厂带来了较大的经济损失，这种损失通常是因为电气设备故障时，促使发电机组减负荷或处理不及时造成停炉、停机。而采用大功率调速型永磁传动装置调速方案取代目前的变频器调速方案(即改变间接控制到直接控制形式)，则可获得使用变频器调速方案所无可比拟的绝对优势。
二、分析比较
我们就火力发电厂最为关心的以下四个方面来进行分析比较：
(一) 系统的可靠性
永磁传动装置
永磁传动装置是一个纯机械的产品，性能稳定，对供电电源没有任何要求，且使用中不会对电网产生高次谐波污染(高次谐波的污染对电网产生的危害众所周知，这里不再赘述)。因为不用电，所以不存在电磁干扰问题。
高压变频器
尽管变频器(引风机上大部分用的是6000V或10000V高压变频器)目前技术比较过关，但是作为一个高度复杂的电子设备而言，其运行中故障的不可预见性、不确定性还是有目共睹的。首先对环境的要求十分苛刻，专用房间要密封、防尘，夏季要有空调来保持设备正常运行所要求的温度，辅助设施投入较大。其次对供电电源有一定的要求，电子设备易受电磁干扰会造成变频器设备运行的不可靠。同时在变频器运行时，对电源系统也会产生高次谐波污染，破坏电网的质量，严重时甚至影响电子设备的稳定运行，需要用户采用其他设备(滤波器)来消除。另外，由于采用变频器时，电机与负载(引风机)之间的轴连接是接触式的，不具备减少轴承、密封损坏的优点。
(二) 长期运行的稳定性
永磁传动装置
永磁传动装置具有机械结构简单，一旦安装完成投入使用，基本不受使用环境的干扰和影响，运行稳定可靠。因为不用电，所以不存在电磁干扰问题。由于采用磁力耦合器时，电机与负载(引风机)之间的轴连接是非接触式的，因此，负载(引风机)的震动不会传递到电机上;也正是由于轴连接是非接触式的，所以带来了两方面的好处，一是安装时“对中”要求低;二是在长期运行中不会产生因为直接的轴连接而带来的轴承、密封的损坏，保证设备的使用。根据其他电厂的使用情况(在美国的火力发电厂，其最长的连续使用时间已达六年，理论寿命30年)，磁力耦合器表现了优越的长期运行稳定性。而作为纯机械设备，其可能的运行故障是可预见的，不会因为突发故障而给用户带来措手不及的事故。
高压变频器
变频器的核心是一个复杂的电子设备，安装完成投入运行后，易受使用环境的干扰和影响，难于保证其运行稳定可靠。根据多数火力发电厂的使用情况调查，变频器在使用过程中，平均每年都要发生一次故障，长期运行稳定性很差。而作为复杂的电子设备，其运行故障是不可预见的，它会因为突发故障而给用户带来措手不及的事故。
(三) 初始安装及日后的可维护性
永磁传动装置
结构简单，电机与负载的轴连接是非接触式的，对中精度要求低，安装调试快捷。由于是纯机械设备，无复杂电子设备;经简单培训后，电厂的机务人员或电气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。
中压变频器
变频器是复杂的电子设备，一旦有电气故障发生(经常性的、不可预见性的)，电厂的机务人员或电气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。变频器的使用寿命最长也不过7到10年。
(四) 经济性分析
永磁传动装置
1. 初始投资
永磁传动装置的初始投资与变频器的投资目前大致相同;
2. 维护费用
由于永磁传动装置基本上是免维护的，所以维护费用几乎为0;
3. 故障造成的经济损失
尽管永磁传动装置与变频器都是节能设备，但是，永磁传动装置是实实在在的让用户见到节能所带来的效益，原因是它的平均无故障时间(MTBF)比变频器要长很多，所以不会因为一次故障所造成的减负荷发电，将节能所带来的节能效益全部耗尽。
4. 维修备件费用
因为永磁传动装置基本上是免维护的，所以维修备件费用也几乎为0。
中压变频器
1. 初始投资
变频器的初始投资与永磁传动装置的投资旗鼓相当;
2. 维护费用
平均每年都要有一次故障，每次的维护换件、人工费用价值不菲。且由于其故障的不确定性，给生产造成的损失也更大。
3. 故障造成的经济损失
虽然变频器也是节能设备，但是，变频器却不能实实在在的让用户见到节能所带来的效益，原因是它的平均无故障时间(MTBF)太短，平均每年都会因为一次故障而造成减负荷发电、增加油耗等损失将节能所带来的经济效益全部耗尽(极有可能还要倒贴)。
4. 维修备件费用
为了确保变频器突发故障时生产不受影响，变频器的备件通常要备的全一些，这样就造成了资金的占用，而且由于故障的不确定性，经常发生有的备件常年不用。由于电子元件有一定的时效性，所以过期的备件只能报废，造成资金的浪费。
从前面的分析可以看出，无论是眼前的经济利益，还是从长远经济的回报角度来考虑，磁力耦合器都具有比变频器优越得多的经济性。
三、结论
无论是从经济效益还是从生产的安全稳定性来看，采用调速型永磁传动装置调速方案具有高压变频器调速方案无可比拟的绝对优势，是国内发电厂的最佳应用选择。
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（一）售后服务出现的问题
1、出现故障后维修麻烦，不及时，备件难购。
2、技术资料不完全，存在维修方面的问题及故障难以准确判断，通俗易懂的实用维修技术资料欠缺，进口品牌无中文界面。
3、变频器自身运行较好，但内部灰尘清洗难。
4、定期维修不及时，安装调试时技术培训不到位，保养不及时。大型变频器的安装方式不太合理，调试复杂使用不方便。
（二）产品性能存在的问题
1、抗干扰问题和体积过大（大容量的），对设备存在不同程度干扰。
2、产品质量有些不太过关，常跳闸，性能可靠性不高。
3、有电气拖动控制，无电气逻辑控制。
4、需要提高无故障运行时间，降低或减少高次谐波。
5、功率模块性能不稳定，常有击穿的可能等。
使用磁力耦合器相对变频器调速节能的优势
（1）自身不耗电，无谐波干扰，高速节能效率更高。
（2）不受环境温度，恶劣工况及控制距离的限制，可靠性高。
（3）自身免维护，降低了设备运行可能的故障率。
（4）解决了机械对心难题，无需精确对中。
（5）最有效的降低了振动，对延长设备轴承、密封圈及电机的使用寿命具有决定性的意义。
台达推广大功率永磁调速节能好多年了，但还是自己搞了高压变频器。
楼主对变频器了解多少？
在楼主眼里变频器=节能器！
这里是技术论坛，看的人都是技术人员，不是那些只会拿回扣的采购门外汉，比较任何两个事物之间的优劣，都需要看双方的优势和劣势，最总要的是还得有个定义范围。
永磁调速有不是啥新技术，和电磁调速没本质上的区别，不要搞得这么玄乎！
首先永磁调速用于节能改造时，电动机的安装基础需要改动，这笔费用可不小，停机时间更是受不了，至少需要20天（等待水泥产生强度）。变频器则不需要这么长的停机时间，1天足够（其实半天就OK了）。
如果用于新建项目，那么大功率的电动机起动仍然需要另外考虑，即使是电动机空载起动，这笔费用也不是小数目。变频器前面只需要一个断路柜就足够了。
最要命的是调速性能，永磁调速根本没法和变频器相提并论，比如永磁调速根本没法控制减速时间，无法快速减速，无法4象限运行，转速精确控制，不可能定位，不可能力矩控制。
说道运行的可靠性，高压变频器只要运用了成熟的单元故障切除冗余技术，其可靠性大大增强，已经能够满足大多数生产线的整体运行要求。这还仅仅是用单元串联的高压变频器结构来比较。如果和IGBT直接串联的3电平高压变频器来比较，那永磁调速丢了去了！
但永磁调速在特定运用中是非常不错的选择，比如风机节能，完全可以取代液力耦合器调速方式，在一些可靠性要求非常高的场所，比如煤矿风机，也有很不错的运用前景。
楼主拍几个永磁调速的现场案例视频拿来给大家瞧瞧！
按楼上所说的 永磁调速用于节能改造时，电动机的安装基础需要改动，这笔费用可不小，停机时间更是受不了，至少需要20天（等待水泥产生强度）。变频器则不需要这么长的停机时间，1天足够（其实半天就OK了）。这个讲的不准确,另外,我们来看看变频器对于使用环境的要求:
①温度 *允许周围温度：-10到40℃（如取下通风壳，可到50℃） 变频器内部温度比周围温度还高10~20℃ *安装在柜子里时，一定要注意柜子的体积、变频器的位置、排气风扇的风量。 *周围温度越高，变频器寿命就会越短。
②湿度 *90%以下（无水珠凝结现象） 在相当于户外的情况下。如果周围温度突然下降，水珠凝结现象是会很容易出现的。 线路板接插件部分干燥后，绝缘会下降，可能引起误动作。
③导电性灰尘、油雾、腐蚀性气体 虽然变频器电路基板已防尘防湿处理过，但接插件等接触部分无法处理。 *油雾 →主要是风扇受影响*腐蚀性气体→主要是铜排、各器件的管脚会腐蚀.
在夏天的高温下,在工业环境中温度很容易超过50度,还得为变频器专门设置一个空调房,无形之中增加了成本.还有,变频器的使用还受一下方面的限制.
1.振动与冲击
变频器在受到机械振动和冲击时，会引发电气接触不良，因此变频器安装的场所应远离振动源和冲击源。同时还应使用减振橡胶垫固定控制柜内电磁开关之类易产生振动的元器件。设备运行一段时间后，应对其进行检查和维护。
2.工作温度
变频器内部是大功率的电力半导体元件，极易受工作温度的影响，为了保证其工作安全、可靠，使用时工作温度应控制在40℃以下。变频器一般安装在柜体上部，并要严格遵守产品说明书中的安装要求，绝对不允许把发热元器件紧靠变频器的底部安装。
3.防止输入端过电压
变频器电源输入端过电压会使变频器输入端损坏。因此，在实际运用中，一方面要核实变频器的输入额定电压，另一方面应监控实际输入电压。当电源电压极不稳定时要有稳压设备，否则会造成变频器停机甚至其他严重后果。
4.接地
变频器正确接地是提高控制系统灵敏度、抑制噪声的重要手段，变频器接地端接地电阻越小越好(应小于4Ω)。接地导线截面积应不小于2.5mm2，长度应控制在20m以内。变频器的接地必须与动力设备接地点分开，不能共地，且接地牢固。信号输入线的屏蔽层，应接至接地端上。变频器与控制柜之间的接地应连通，实际安装有困难.
5.防雷
在变频器中，一般都设有电涌保护器等雷电吸收网络，主要防止瞬间的雷电侵入，损坏变频器。但在实际工作中，特别是电源线架空引入的情况下，单靠变频器的吸收网络是不能满足要求的。应在进线处装设变频器专用避雷器(选件)，或按规范要求在离变频器20m的远处预埋钢管做专用接地保护。如果电源由电缆引入，则应做好控制室的防雷系统，以防雷电窜入破坏设备。
而对于磁力联轴器来说,根本不存在以上问题,可在任何恶劣的环境下使用.完全省去了安装和维护的难题(对中安装误差为5mm,基本为免维护产品).为企业降低成本的同时也省去了许多技术难题.而对于节能这一方面,我们来看看永磁联轴器在实际中的应用案例及节能效果
《典型安装案例应用说明》嘉兴电厂冲渣泵
嘉兴发电有限责任公司为国产2×300MW机组，于1995年投产，配置1025t/h燃煤锅炉，锅炉干式排渣系统改造为水力排渣系统，水力排渣的主要任务是将炉膛内的底渣经冷却、裂化，以高压水作动力源，将管道中的渣水混合物送至中转仓；在中转仓出口，再将渣浆泵送至1km以外的脱水仓，将水滤干回收利用，用车装渣外运。在不排渣时底渣系统溢流水不能满足渣泵正常运行要求，需开高压水泵维持循环最小流量，高压水泵约有15h需要在大马拉小车状态下运行，增加了发电成本。
根据实际需要利用永磁磁耦对原有高压水泵电机进行调速改造，总体保持网中水量基本恒定，保证各部位用水量的需求，既保证和改善了工艺，又达到节能降耗的目的和效果。
该技术采用了气隙传递扭矩的方法，安装简单，电机端不需要精确校准，误差可达到0.5~1mm。系统的震动、冲击和噪音完全取决于电机与风机或水泵的自身精度，与安装精度关系很小，轴对准精度的允差很大，安装和维护十分方便快捷。
高压水泵B永磁调速驱动改造后平均每小时电耗由307kW.h降到216kW.h，节电率为29.64％；
（注：根据《浙江省能源检测中心检测报告》（编号0719），采用同比、累计1个月测试的节能率为33.95%，上述数据为累计运行保守值）
按每年运行10个月、电价0.35元计算，则：
节约价值的经济效益:【改造前每小时耗电量-改造后每小时耗电量】×运行时数×单位电价
＝（307-216.7）×7200×0.35
＝227,556元(回收期约为2年)。
用户总结:
通过永磁调速协调控制技术在高压水泵B改造应用中的研究，对提高系统运行安全稳定性，降低经济损失，具有更为重要的意义。改造充分说明：永磁调速驱动器具有结构简单，适应性强，自身的损耗小，寿命长的结构特点。在利用永磁调速进行节能改造的过程中，着重永磁调速技术性能研究，达到进一步实现优化系统，提高节能效果的目的。并且此次改造成功为将永磁调速协调控制技术应用到各种领域中同类型泵与风机的调速驱动提供了成功范例，该项技术的研究势必会为永磁调速技术的广泛应用起到积极的推动作用。
附:永磁涡流联轴器调速的原理及特点
永磁调速节能新技术,永磁调速器是透过气隙传递转矩的革命性传动设备,电机与负载设备转轴之间无需机械连结,电机旋转时带动导磁盘在装有强力稀土磁铁的磁盘所产生的强磁场中切割磁力线，因而在导磁盘中产生涡电流进而产生反感磁场，拉动导磁盘与磁盘的相对运动，从而实现了电机与负载之间的转矩传输。
通过永磁磁力耦合调速驱动器，输入转矩总是等于输出转矩，因此电动机只需要产生负载所需要的转矩。永磁耦合与调速驱动器传输能量和控制速度的能力不受电动机和负载之间由于安装未对准原因而产生的小角度或者小偏移的影响。排除了未对准而产生的震动问题，由于没有机械链接，即使电动机本身引起的震动也不会引起负载震动，使整个系统的震动问题得到有效降低。
永磁耦合与调速驱动器附带的控制器通过处理各种信号实现对负载调速，包括压力、流量、位移等其它过程控制信号。永磁耦合与调速驱动器可以方便地对现有设备进行改造，不需要对现有电动机和供电电源进行任何改动。安装永磁耦合与调速驱动器以后，对整个系统不产生电磁干扰。在大多数情况下，关闭或者拆除现有的过程控制硬件设备，负载将在最优化的速度运行，增加能源效率，减少运行和维护成本。
永磁耦合与调速驱动器的特点
无级平滑调速, 节能效果显着,节电率达到25%－－66%。
构造简单,安全-可靠
带缓冲的软启动。
容忍较大的安装对中误差,大大简化了安装调试过程。
过载保护功能。提高了整个电机驱动系统的可靠性。l
维护工作量小，维护费用极低。l
使用寿命长，设计寿命30年。美国船舶协会(ABS认证)与海军品质。l
适应各种恶劣环境。对环境友好，不产生污染物。l
减震效果好。l
不产生谐波。l
安装方便，可方便地对现有系统进行改造或用在新建系统。l
投资效益最高,总成本最低。l
应用范围:15?2,500KW电机系统(适合各种电压等级,无需更换电机)l
永磁涡流联轴器的结构、设计及安装特点
1）永磁涡流联轴器的铜旋转主本体、付本体、联结定距环和联结轴套均采用普通碳钢制造；磁旋转本体采用L104铝材制造；磁旋转体在磁钢安装完毕后，全部用1mm的不锈钢板包覆。联轴器输出磁转矩与磁钢总体积Vm和有效回转半径Rc长正比关系。
2）磁转矩的设计计算是永磁涡流联轴器设计的关键环节，其设计特点是必须在动态下模拟转动状态进行计算。首先建造联轴器的三位模型，利用有限元软件进行动态分析计算，然后再进行结构优化，最后达到设计要求。因此该产品在技术含量上具有一定的附加值。
3）永磁涡流联轴器现场安装步骤如下：
① 将铜旋转主体安装于原动机轴上；
② 先将铜旋转付体、联结定距圈先后套在待拖动设备的轴端，然后将磁旋转体安装
在待拖动设备的轴上；
③ 找正，调整铜旋转主体与磁旋转体相对面的间隙（本设计为3.5mm），旋转其中
之一，大体校对两个旋转件的回转中心（本设计偏差不大于3mm），大体校对两个旋
转件相对面的倾角（本设计偏差不大于0.6度），即旋转件径向对面间隙差值不大于
3.5mm。将原动机及设备固定妥。
④ 将联结定距圈安装于铜旋转主体上；
⑤ 将铜旋转付体安装于联结定距圈上；
⑥ 紧固六只联接螺栓；手动相对旋转主、被动体，检查有否碰磨现象；检查无误启
动试运行。
运行约30分钟和60分钟后分别检查铜旋转主、付体的温升情况，若温升明显且且较高，并有继续上升的趋势，应考虑在铜旋转主、付体上加装散热片装置。
永磁涡流联轴器的技术优势总结
A：降低系统运行费用：节能。通过永磁耦合器，输入扭矩总是等于输出扭矩，因此电动机只需要产生负载所需要的扭矩。且启动电
流很小，直接缩小电动机的容量。在不同的工况，节电率可以达到(25－66)%。
B：无机械联接：有效减少损耗，无摩擦、磨损性元器件。
C：高效传动：高效率扭矩传输效率大于95%，最高可达98.5%
D：容许较大的对中误差：允许较大的轴对心偏离与轴线角度偏离（允许最大轴中心线偏离5mm,角度偏离1度 ）。大大简化了安装调试过程。彻底消除了热膨胀对对中的影响。
E：不产生谐波、不受电网电压波动影响。
F：隔振：非接触式联结，能有效地消除电机与负载之间振动的传递。降低噪音。有效减少系统的震动，可达50-85%，延长系统设备寿命。由于主动转子与从动转子相互间无接触，不存在刚性连接问题，因此在主动件发生突变或振动时都不会直接传到从动件上。同时从动件发生突变或振动时同样也不会影响主动件的工作状态，从而可避免振动或突变的传递，实现工作机械的平稳运行。
G：电机能实现更为平稳和渐进的柔性启动/停止；空载启动，使电机峰值电流降低，启动电流小于正常值的1.5倍，提高了整个电机驱动系统的可靠性。使用永磁磁力耦合器可以减少电动机的启动电能消耗以及避免造成较大的电压冲击；缩小电动机的容量；真正的带缓冲的软启动，最大程度减少电动机启动和刹车过程对电动机和负载的冲击。可明显延长动力传输皮带寿命（如三角皮带等），特别是在通过三角皮带传递扭矩且电机频繁启动场合，使用效果非常好。
H：可频繁正反转, 可以立即重启。
I： 能承受周期性负载堵转（滑差）。消除冲击加载（负载逐步加载），用于负载有规律跳动。
J: 过载保护功能：完全消除了系统因过载而导致的损害。磁力耦合器在运行过程中当从动件负载突然过大时，主动转子与从动转子两件之间可产生滑脱而结束转矩的传递，此时电机继续转而负载停转。从而避免了从动件在不能进行正常工作时（如主动轴抱死、输送带卡死等）易被损坏的危险，同时也对电机起到了保护作用。
K：减少系统维护成本：大幅延长电机和负载轴承寿命。大幅延长电机和负载密封件寿命。
L：适应于各种严酷工作环境：结构简单，能够适应恶劣的工作环境。能在电网电压波动较大、谐波含量较高、易燃、易爆、潮湿、粉尘含量高等场所的恶劣工况下工作，能适应“晃电”等恶劣工况。免维护。
M：安装空间小，结构紧凑，安装简单。磁力耦合器的主动件与从动件之间存在间隙，相对于普通的机械传动装置而言结构简便，易于装卸、维修和调试, 既可减小设备维护的难度和劳动强度，又可提高设备的工作效率。可以方便的对现有系统进行改造或者应用在新建系统中。
N：使用寿命长：设计寿命可达30年。
总结如下：空载启动电机、缩小电动机的容量（节能）、保护电机、节省皮带、使用寿命长、免维护。
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