08.高速永磁直驱电机在蒸汽离心压缩机上的应用-中国中车曾纯

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引言_高速永磁电机直驱系统的意义 高速永磁电机直驱蒸汽压缩机系统
省去增速箱,由高速永磁变频电机 (18000转/分)直驱叶轮,可大幅节能
优点: 1)结构简单 、体积小 、质量轻 2)效率高 3)可靠、便于维护 4)轴承寿命大、振动小、噪音小 5)性能优,工况适应性强
18,000转/分钟
径向力
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核心技术_高速轴承技术
多瓣可倾瓦支推轴承结构
同时能承载轴向载荷和径向载荷,结构紧凑
PagBiblioteka Baidu 35
核心技术_高速轴承技术
多瓣可倾瓦支承轴承结构
能承载径向载荷和防止轴承被轴电流电腐蚀
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核心技术_高速轴承技术
根据设计需求,有以下可供选择的设计要素
可倾瓦瓦块数量、 可倾瓦瓦块数量、宽径比 轴承的安装结构形式
动平衡响应分析
根据API617要求,在各阶振型的幅值点施加不平衡 量进行动平衡响应分析,得到转子随转速变化的激振图, 判断转子的激振转速、AF值及其隔离裕度
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核心技术_转子动力学计算
基于转子动力学分析平台
转子稳定性分析
判断转子在工作转速范围内是否稳定
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核心技术_转子动力学计算
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引言_高速永磁电机直驱系统的意义 永磁直驱系统与感应电机加增速箱系统比较 2.体积小,功率密度大
a)效率高(更小损耗,相同冷却条件下,体积更小) b)直驱结构(1.电机速度高,转矩小,体积小;2省掉增速箱)
整体系统体积可减小50~60%
3.可靠性高
a)无导条 b)无增速箱
4.材料成本低
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核心技术_高速轴承技术
轴承端盖密封形式
刀口密封端盖
浮动封环端盖
开放式端盖
通过改变轴承端盖的结构能够实现对轴承的安装、密 封和润滑,及承载能力的调整和控制
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第一部分
引言
第二部分
核心技术 产品介绍 产品效益
第三部分
第四部分
产品介绍_现场安装照片
高速永磁直驱系统在蒸汽压缩机上的应用现场安装照片 采取电机与变频器整体打包销售模式,在公司内部 完成系统匹配,大大减少客户现场调试时间
转子的一阶临界转速及振型
转子的二阶临界转速及振型
ROTOR模块计算转子的临界转速及振型
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核心技术_转子动力学计算
基于转子动力学分析平台
计算得转子临界转速map图,得出临界转速的大致区 间,可通过调整转子结构和轴承刚度来改变临界转速
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核心技术_转子动力学计算
基于转子动力学分析平台
a)体积小 b)无增速箱
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引言_高速永磁电机直驱系统的意义
因此, 因此,高速永磁直驱电机在蒸汽离心压 缩机领域具有巨大的节能优势和广阔的市场 前景, 前景,高速永磁直驱电机在蒸汽压缩机驱动 领域的推广应用, 领域的推广应用,可有力助推我国节能减排 战略的实施和节能减排目标的实现。 战略的实施和节能减排目标的实现。
废水处理
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引言_MVR应用领域
化学工业
食品添加剂工业
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引言_MVR应用领域
冶金工业
制盐工业、 制盐工业、海水淡化
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引言_MVR应用领域
油田采油
饮料工业
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引言_高速永磁电机直驱系统的意义
传统低速电机蒸汽压缩机系统
18,000转/分钟 6倍增速 3,000转/分钟
产品介绍_技术参数
高速永磁直驱电机技术参数
额定功率 额定电压 额定频率 冷却方式 轴承型式 165kW 380V 600Hz 水冷 额定转速 额定效率 绝缘等级 防护等级 18000r/min 97.2% H级 IP67 强制油润滑 350kg
电机参数
可倾瓦滑动轴承 轴承润滑 量
轴承密封 非接触迷宫密封 重
机械轴承支承的感应电机 增速箱
传统低速电机蒸汽压缩 机须由3,000转/分钟升速 至18,000转/分钟 采用增速箱升速, 采用增速箱升速 , 导致 能耗增加、 能耗增加 、 体积庞大、 体积庞大 、 噪音大; 噪音大; 采用机械轴承导致寿命 短、振动及噪音大。 振动及噪音大。
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叶轮
传统低速电机蒸汽压缩机结构
七大战略新兴产业之一:节能环保 七大战略新兴产业之二:新一代信息技术 七大战略新兴产业之三:生物 七大战略新兴产业之四:高端装备制造 七大战略新兴产业之五:新能源 七大战略新兴产业之六:新材料 七大战略新兴产业之七:新能源汽车
50 40 30 20 10 0 GDP 能源消耗 碳排放 GDP 能源消耗 碳排放
永磁同步变频电机与异步变频电机效率曲线对比图 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 5
满负荷率100%
效率100%
永磁电机效率曲线 异步电机效率曲线
总体效率大大提高, 总体效率大大提高,可节能 10~15%;
450 405
U1(V),I1(A),p2(kW),E0(V),T2(N.m)
1 0.9 0.8 0.7
360 315 270 225 180 135 90 45 4500 5100 5700 6300 6900 7500 8100 8700 9300 9900 10500 11100 11700 12300 12900 13500 13920 14280 14640 15000 15360 15720 16080 0
中国中车株洲电机有限公司
高速永磁直驱电机在蒸汽离心压缩机 上的应用
发言人:曾 纯
www.crrcgc.cc
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第一部分
引言
第二部分
核心技术 产品介绍 产品效益
第三部分
第四部分
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引言_背景
我国GDP约占世界8%,能源消耗约占世界20%,碳排放约占世界50%!
2010年9月8日国务院公布七大战略新兴产业: 七大战略新兴产业:
第一部分
引言
第二部分
核心技术 产品介绍 产品效益
第三部分
第四部分
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产品效益
驱动型式 传统驱动 系统 效率 Y2电机+增 速箱 94.6%+90~ 92.5% 高速永磁 直驱系统 变频器+永磁 电机 98%+97% 用户价值 (备注: 年节电按 运行200 天) 每小时节电 13度,年节电 6.24万度(增 速箱效率按 92.5%) 重量(kg) 电机+增速 箱重量 体积(mm) 电机体积+增速 箱体积 可靠性/寿命 2个滚动轴承+4 个滑动轴承 2个滚动轴承+4 个滑动轴承 2个滑动轴承 工况适应性 定速+导叶 或阀门 能量损失 2%~30% 速度根据工 况可调
高速永磁电机
18,000转/分钟
叶轮
高速永磁电机直驱蒸汽压缩机系统
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引言_高速永磁电机直驱系统的意义
高速永磁电机直驱MVR蒸发器系统
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引言_高速永磁电机直驱系统的意义 永磁直驱系统与感应电机加增速箱系统比较 1.效率高
a)满负荷效率高 (380V 165kW为例 异步94.6% /永磁97%) b)部分负荷效率高(见永磁电机与异步电机效率曲线对比图)
引言_高速永磁电机直驱系统的意义
传统低速电机蒸汽压缩机系统缺点
18,000转/分钟 6倍增速 3,000转/分钟
机械轴承支承的感应电机
缺点: 1)结构复杂、体积大,质量重 2)效率低 3)可靠性和维护性差 4)轴承寿命短、振动及噪音大 5)无法调速,工况适应性差
叶轮
增速箱
传统低速电机蒸汽压缩机结构
瓦块支点位置
轴承间隙和预负荷
轴承端盖密封形式
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核心技术_高速轴承技术
可倾瓦瓦块数量、 可倾瓦瓦块数量、宽径比
KQJ系列 5 瓦块轴承
KQF系列 4 瓦块轴承
KQJ系列和KQF系列的外形尺寸完全一致,每个系列按照瓦块的宽径比分 为0.4,0.7和1.0 三个规格,以适用于不同的载荷工况及动力学特性要求。
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引言_背景
蒸汽压缩机领域多采用MVR技术
MVR 是机械式蒸汽再压缩技术( mechanical vapor recompression )的简 称,是利用蒸发系统自身产生的二次蒸汽及其能量,经蒸汽压缩机压缩做 功,提升二次蒸汽的热焓,导进冷却塔,冷却塔的冷却水循环预热物料。如 此循环向蒸发系统提供热能,从而减少对外界能源的需求的一项节能技术。
n1-E0 n1-U1 n1-p2 n1-I1 n1-T2 n1-cosφ n1-η
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
n1(r/min)
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cosφ ,η
0.6
核心技术_永磁变频电磁技术
基于ANSOFT电磁场分析平台
空载磁密分布云图
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核心技术_永磁变频电磁技术
技术特点
寿命长、 寿命长、适于高速 能承受冲击和振动载荷 承载能力大, 承载能力大,可用于重载 运转精度高、 运转精度高、工作平稳、 工作平稳、噪音小 结构简单、 结构简单、装拆方便
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核心技术_高速轴承技术
高速永磁直驱电机滑动轴承结构
可倾瓦支推轴承
转子
可倾瓦支承轴承
轴向推力+径向力
2013 年 7 月9 日,李克强总理主持召开部分省区经济形势座谈会上再 次提出,“宏观调控要立足当前、着眼长远。要着力调结构、促改革, 推动经济转型升级 ” 。鼓励企业 壮大节能环保产业 ,形成新的竞争优 势,大力增加能源生产,有效利用可再生能源。 2013年8月11日,国务院发布了《加快发展节能环保产业的意见》, 提出到2015年我国节能环保产业总产值要达到4.5万亿元,成为国民经 济新的支柱产业。
基于ANSOFT电磁场分析平台
负载和瞬态短路计算电磁场分析
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核心技术_转子动力学计算
基于转子动力学分析平台
转子动力学建模
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核心技术_转子动力学计算
基于转子动力学分析平台
BePerf模块计算轴承刚度、油量、温升、功耗等
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核心技术_转子动力学计算
基于转子动力学分析平台
1000+ Φ622x834+800 800=1800 X600X300 电机+ 变频器 350+86.5 =436.5 节省运输 费+对支撑 地基要求 低降低工 程建设费 电机+变频器
Φ320x725+913 无摩擦、轴承可 无节流能量 X500X397 靠、寿命长 损失 所需空间小, 降低工程建设 费 故障率低+寿命 每小时节电 长带来的经济效 8.2度,年节 益 电3.96万度 (节能 5%)
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核心技术_高速轴承技术
轴承的安装结构形式
销定位型
止口定位型
单法兰定位型
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核心技术_高速轴承技术
瓦块支承位置
瓦上支承
瓦间支承
偏支支承瓦块
中心支承瓦块
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核心技术_高速轴承技术
轴承间隙和预负荷
预负荷公式及其含义 轴承间隙和预负荷是影响轴承性能的关键参数,对轴 承功耗、油膜温度和厚度、润滑油流量、刚度和阻尼参 数等性能有很大的影响
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第一部分
引言
第二部分
核心技术 产品介绍 产品效益
第三部分
第四部分
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核心技术 1.永磁变频电磁设计
2.转子动力学计算
3. 高速轴承技术
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核心技术_永磁变频电磁技术 电磁计算程序开发 永磁同步变频调速电机电磁计算程序是以我公司 成熟的交流变频调速异步电机电磁计算程序为基础, 结合永磁同步电机电磁场有限元分析结果、永磁同步 电机稳态运行时相量图以及永磁同步变频调速电机控 制原理和控制方法编制而成。永磁同步变频调速电机 电磁计算程序逻辑框图如下:
技术特点
低能耗、 低能耗、低运行费用 运行平稳, 运行平稳,自动化程度高 公用工程配套少, 公用工程配套少,总投资少 占地面积小 无需原生蒸汽
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引言_背景
MVR蒸发器 传统驱动系统( 传统驱动系统(带齿 轮箱的蒸汽压缩机) 轮箱的蒸汽压缩机)
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引言_MVR应用领域
制药及生物工程
基于转子动力学分析平台
转子扭振分析
判断转子扭振临界转速避开率是否满足API隔离裕度要求
Page 32
核心技术_高速轴承技术
高速永磁直驱电机采用多瓣式可倾瓦滑动轴承
可倾瓦滑动轴承能够提供较理想的动态性能,例如刚度、阻 尼等,以保证旋转机械转子系统的稳定性,能有效的减少油膜涡 动或油膜振荡等轴承-转子动力学失稳问题
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核心技术_永磁变频电磁技术
永 磁 变 频 电 机 电 磁 计 算 程 序 逻 辑 框 图
Page 20
永磁同步电机相量图
核心技术_永磁变频电磁技术
Page 21
核心技术_永磁变频电磁技术
Page 22
核心技术_永磁变频电磁技术
永磁同步变频调速电机离心机负载特性曲线
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