磁悬浮鼓风机

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1、目录摘要2一、磁悬浮鼓风机简介及特点2二、磁悬浮鼓风机主耍生产企业及同类产品对比3三、磁悬浮轴承透平应用的现状5以、磁悬浮轴承在大型离心床缩机和低温透平膨胀机的应用7磁悬浮鼓风机简介及特点1. 磁悬浮鼓风机简介磁悬浮离心鼓风机(magnetic levitation blower)是采用磁悬浮轴承的透平设备的 一种。其主要结构是鼓风机叶轮扎接安装在点击轴延伸端上，而转子被垂氏悬浮J：主 动式磁性轴承控制器上。不需耍增速器及联轴器，实现宙禹速电机何接驱动，由变频 器來调速的单机高速离心鼓风机。该类风机采用一体化设计，其高速电机、变频器、 磁性轴承控制系统和配有微处理器控制盘等均采用一体设计和集成

2、。其核心是磁悬浮 轴承和永磁电机技术。结构示意图如下2. 磁悬浮鼓风机主要技术特点(1) 节能高效：采用磁悬浮轴承，无接触损失和机械损欠，实现了高转速无极 变转速调节，使得风机运行效率可高达84.5%。(2) 噪音低，安装方便：由丁采用整体箱式结构，风机噪音80dB以下，机体 震动极小，无需做安装基础。(3) 系统集成性高：进口过滤器、冷却系统、全H动防喘震系统、停电和故障 保护系统等，用户无需采购其它部件。实时显示的中文触摸屏，为操作工人带來方便 及减少操作事故的发生。(4) 冷却效率高：冷却系统采用风冷和水冷结合的方式，能够有效保护电机， 可实现风机的随时启停。(5) 远程控制:采用了 P

3、LC+GPRSo不但可由中心控制室控制,若风机出现故 障，还可以实施远程维修调试。二、磁悬浮鼓风机主要生产企业及同类产品对比国外主要制造企业(I) 徳国Piller Power Systems GmbH公司：主要生产用丁下列领域的风机：通 用设备制造、化学工业、工业焚烧炉、电站/钢铁工业、排蒸汽压缩机、石化工业、污水处理工业、标准产品系列等。（2）芬兰艾们斯集团（简称ABS）： ABS集团是全球污水解决方案供应商，能够 提供泵、搅拌器、搅拌机、曝气系统、鼓风机、控制和监视系统以及服务等完整的水 处理设备的业务组介。ABS的HST高速磁悬浮离心鼓风机是其曝气鼓风机，主耍用 J：污水处理厂和匸业低

4、压工艺。性能范围:流 700-10,000m3/h；升压范围:40-125 kPa；（3）日本川崎：川崎HST高速磁悬浮离心鼓风机由上海清泰公司代理。其高速 磁悬浮鼓风机有:2500、6000、9000三个系列；性能范围:流量:800-10600 n?/h； 升压范围:40-130 kPa：02. 国内主要制造企业南京磁谷科技冇限公司，是南京市和江苏省民营科技型企业，获得过省市和国家 的产学研创新项冃支持。该公司依托南京航空航天大学磁悬浮应用技术研究所的科研 力最与863计划的科研成果，主要从事磁悬浮轴承技术的研究、开发、应用、推广及 其产业化。主耍产品有磁悬浮轴承技术的相关设备、试验仪器。2

5、009年，南京磁谷 主研发的国内忡台磁悬浮离心鼓风机在污水处理厂成功连续运行。其主要参数见下表额定转速lOOOOr/min额定功率70kw额定流鼠40m3/min额定升压60KPa3. 相关参数对比现有的磁悬浮鼓风机入口流最均小于180 n?/min：主耍应用丁小城镇污水处理的 曝气鼓风机。实际上，当前市场上主流的曝气鼓风机有：罗茨鼓风机、低速多级离心 鼓风机、单级崗速离心鼓风机、空气悬浮离心鼓风机、磁悬浮离心鼓风机五大类，市 场竞争激烈。以卜对各类曝气鼓风机的主耍项冃进行比较：项目罗茨豉风 机低速多级离心鼓风机单级高速离心 鼓风机空气悬浮离心鼓风机磁悬浮离心 鼓风机流駅范 |11 (nf/n

6、iin)小于10060-800小于600小于600小于180效率小于70%小于80%75 80%大于80%大于80%调节范围30%110%60%110%60%110%40%120%40%120%维修费用低低免维修免维修机组成套性低低屮高(一体化)高(一体化)噪音dB(A)大 85于85大F 85小 J -80小 J： 80价格低*1高高高市场份额15%30%51%3%1%主要生产商长鼓、天 显、皿鳥陕鼓、武披、 湖北中意、DDL GD 等HV-TURBO 英国豪顿、 沈鼓等K-TURBONEUROSTURBOMAXPillerABS 川崎备注用于沉砂池用T BOT项市政項目选择多政府投资项1政

7、府投资項目以HV-TURBO为代表的单级高速离心鼓风机在污水处理行业取得了设计院和市 政管理部门的认可，足当前曝气鼓风机的主流产品，同时随着GD、DDI等国外先进 的多级离心鼓风机在国内市场认可度的逐步提高也将会增加市场竞争程度，同时，变 频调节技术的推广和应用也将提高该类产品竟争力。空气悬浮离心鼓风机11 2002年 进入我国市场，现己有100余台套业绩，在并逐步取紂市场认可。磁悬浮离心鼓风机 H 2004年进入国内市场，业绩不超过20台套。【刃此 磁悬浮离心鼓风机仍需要进一 步得到市场检验和认可。t浮轴承透平应用的现状电磁悬浮轴承产生的背景随着现代匸业的发展，对旋转机械提出了各种越來越苛刻

8、的性能要求。特别在能 源化工机械中，耍求转子的旋转速度和粘度越來越高、转子和定子之间的间隙越小越 好以追求更島的运行效率。而对另一些工作在极端崗温或低温环境下的军工、航空航 天 领域的旋转机械來说，除了耍求能够承受严酷的环境考验Z外，对丁支承的可控 性、安全及可靠性的考虑往往是第一位的。能够同时满足上述耍求，可投入实际工程 应用的支承技术根据当前研究首推上动磁悬浮轴承。2.磁悬浮轴承的基本原理磁悬浮轴承从原理上町分为两种，一种是主动磁悬浮轴承(active magnetic bearing ),简称AMB :另一种是被动磁悬浮轴承(passive magnetic bearing ),简 称P

9、MB , T业应用主耍采用前者。主动磁悬浮轴承英结构原理见下图。磁悬浮轴承系统上雯由被悬浮物体、传感器、控制器和执行器四大部分组成，中 执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。电磁铁绕组上的电流为1,它对被悬浮物 体产生的吸力和被悬浮物体木身的雨力相平衡，被悬浮物体处丁悬浮的平衡位置，这 个位置也称为参考位置。假设在参考位置上，被悬浮物体受到一个向下的扰动，它就 会偏离其参考位置向下运动，此时传感器检测出被悬浮物体偏离其参考位置的位移， 控制器将这一位移信号变换成控制信号，功率放大器使流过电磁绕纽上的电流变大， 因此，电磁铁的吸力也变大，从而驱动被悬浮物体返回到原來的平衡位置。如果被悬 浮物体受到

10、一个向上的扰动并向上运动，此时控制器和功率放大器使流过电磁铁绕组 上的电流变小，因此，电磁铁的吸力也变小，被悬浮物体也能返冋到原來的平衡位置。3. 国内外发展情况(1) 国外现状西方国家已有十儿家电磁悬浮轴承的研发制造公司，瑞士的MECOS公司、加拿 大的REVOLVE公司、法国的S2M公司、徳国的LEViTEC公司、芬兰的High Speed 公司、俄罗斯的OKBM、美国的NASA、Waukesha公司和日本的梢工等。已有儿十 家公司住生产与电磁悬浮轴承有关的产品，并且这些公司都有产品向中国市场应用， 在磁悬浮轴承技术领域，国外的领先公司主要有S2M公司和瑞士的Mecos公司。S2M公司的电

11、磁悬浮轴承在压缩机领域内电驱动装置的巫要性I益增强，用丁天 然气处理的各个阶段的透平机均可使用电磁悬浮轴承，包括：用丁天然气处理的透平 膨胀机；用于天然气输送的床缩机：用于天然气储存的压缩机；用r发电的透平机； 用丁乙烯生产的膨胀透平机等。对丁透平机械运转的速度、负荷、温度、无油的实现,电磁悬浮轴承是解决办法之一。S2M公司已经任250多台大型透平机械上安装了 电磁悬浮轴承。该公司已被SKF公司收购。Mecos公司是世界数字控制主动磁轴承的一流供应商，具有17年的磁轴承设计 历史。其产品主耍包括：透平鼓风机，透平增斥泵、透平发电机、透平分子泵上的主 动磁悬浮轴承。（2）国内现状国内对电磁悬浮轴

12、承的研究作起步较晩落后国外约20年。电磁悬浮轴承的相 关研究一血在清华大学，西安交通大学，南京航空航天大学，上海大学等高校开展， 并在理论分析方而取得了许多研究成果，但匸业应用目前较少。南京航空航犬大学是目询国内电磁悬浮轴承研究领域屮的取得研究成果较多的 高校，研究方向丄要集中在岛温磁轴承上，从事过航空发动机、钻床电主轴和无轴承 电机、医药工业中的高速离心机（非全悬浮）的研究。磁谷公司就是依托南京航空航 天人学的研究成果而进行了磁悬浮离心鼓风机的研制开发工作，并与2009年试制成 功。清华大学也是我国最早从事磁轴承研究的单位之一。主耍从事.业应用型电磁轴 承的研究。该校的磁悬浮轴承已在10MW

13、拓温气冷堆氨气透平发电项口中应用。该 透平床缩机的匸作转速为15000r/min.功率为2500kWo浙江飞旋科技有限公司就是以 清华大学核能与新能源技术研究院为技术后盾，在国内率先研发成功了一种适用丁集 成电路装备应用的5 H由度控制分子泵磁轴承。西安交通大学轴承研究所从1985年开始从爭磁恳浮技术的研究，主要进行丁业 应用型磁力轴承的研究。西安交通人学的科研人员认为，在电磁悬浮轴承的技术上没 有实质性的困难。磁悬浮釉承在离心压缩机的应用口立公司在1991年与S2M （法国）签定许可协议，并与1992年生产制造了笫 一台磁悬浮离心斥缩机。磁悬浮轴承离心用缩机现在广泛应用丁大型空调的离心式冷

14、水机组. 2003年1月，麦克维尔空调公司在美国正式向全球发布了世界上笫一台采用磁悬浮离心式压缩机的150冷吨水冷式冷水机纽WMC,并通过美国AR1认证。在国内，2005年8月格力电器H行设计制造的磁悬浮离心式冷水机组公开对外进行了展示。2006年，海尔也展示门行设计制造的磁悬浮变频离心式冷水机组。2.磁悬浮轴承在低温透平膨胀机的应用早任1980年，CRY0STAR公司就与家磁轴承制造商结成伙伴关系，开发了采用 磁悬浮轴承的增爪透平膨胀机。丁 1988年推出匸业用生产装置。该公司己生产磁 悬浮轴承透平膨胀机超过1 0 0台，最小功率300kW,绘大功率4MW。其膨胀机效率 实测92%,增压机

15、效率为86%。采用闭式整体叶轮，用五轴 加工中心制造，材质 为高强度铝合金，最大圆周速度可达400m/soLOTOFLOW公司的磁悬浮轴承透平膨胀机垠犬功率已达到13000马力，转速达 7000r/min,用丁石油平台上的乙烷回收装置。最小的磁悬浮轴承透平膨胀机功率为 lOOkWo磁悬浮轴承透平膨胀机作为透平膨胀机的发展方向，LOTOFLOW公司已经完成 了 30000马力能最回收用磁悬浮轴承透平膨胀机的技术储备。如上图示透平膨胀机的一端是膨胀机叶轮，另-端是增压机叶轮。由两个叶轮和 轴组成的转子由每一段的径向磁悬浮轴承和一个中间的止推磁悬浮轴承所支承。为r 防止在磁轴承火去磁性时刮伤迷宫密封

16、以及在主电源和返回式电池电源都失电时能 保护设备，在轴的两端还安装了一个抗靡擦轴承。这些轴承用从膨胀端和压缩端漏人 中间室的气体冷却。冷却了磁轴承后的气体再用管路送冋主供气斥缩机或者循坏斥缩 机.因此，在这个过程循环中没有气体损失.磁悬浮轴承透平膨胀机与常规的油轴承透平膨胀机相比有以下优点：（1）磁悬浮轴承透平膨胀机不需耍润滑，没有油泵、汕过滤器、汕冷却器等组 成的供油装置，对过程气体没有任何污染，因此对后续设备（如换热器等）无任何威 胁。（2）磁悬浮轴承透平膨胀机对转子的动平衡要求低丁常规油轴承透平膨胀机对 转子动平衡的耍求。即使转子在工作中有一定程度的局部损坏而影响了转子的动平 衡，也可以

17、通过控制系统改变某个位置的磁力使其保 持正常运行。（3）磁悬浮轴承透平膨胀机与汕轴承透平膨胀机相比，由J：磁轴承降低了功率 损失，不需耍供汕装置，再加上不损火工艺气体，因此可改善循环的效率，（4）磁悬浮轴承透平膨胀机启动方便，容易保管维护，可靠性好。据介绍，年 运行町靠率超过99. 9%。其屮很多装置的年运行町靠率实际上是100%o据了解，口前用丁空分装置的磁悬浮轴承透平膨胀机的造价耍比常规油轴承透V 膨胀机的造价约高15%,而用J- LNG装置中的磁总浮轴承透平膨胀机的造价则要比常 规汕轴承透平膨胀机的造价低约10%。另外，在国外通常透平膨胀机生产企业不设计制造磁悬浮轴承。磁悬浮轴承由专 业生产厂根据透平膨胀机设计制造厂家提出的条件和要求，进行设计和制造供货。 磁轴承已用丁离心压缩机、汽轮机、水泵，以减少轴承损失，提岛机器的效率。