永磁调速器与变频器节能改造方案论证

(6)减少机械传动部件：由于目前矢量控制变频器加上同步电机就能实现高效的转矩输出,从而节省齿轮箱等机械传动部件,最终构成直接变频传动系统。从而就能降低成本和空间,提高稳定性。然而变频器为复杂的电力电子装置，必须为调速设备提供专用房间并安装空调.无形中又增加了设备投资和维护难度。
六：技术优势比较（两者区别）
VFD变频器
二：调速节能方式：
永磁调速器：是通过调节磁力耦合有效面积的方式来调整负载速度而电机转速不变。
VFD变频器：是通过改变电源频率来控制电机转速并同步调整负载速度。
三：工作原理
永磁调速器：一般由三个部分组成，一是和电机连接的导体转子，二是与负载连接的永磁转子，这两个转动体之间径向有一定的空气间隙，三是一个调速机构，调速机构包括手动控制和信号电控两种。通过调速机构调节筒形永磁转子与筒形导体转子在轴线方向的相对位置，以而改变永磁转子和导体转子耦合的有效部分，即可改变两者之间传递的扭矩大小实现负载速度的控制。耦合面积大，输出扭矩大，负载转速高，相反耦合面积小，输出扭矩小，负载转速低。能实现可重复的、可调整的、可控制的输出扭矩和转速，实现调速节能的目的。永磁调速器是通过调节扭矩来实现速度控制，电机输出到永磁调速器的扭矩和永磁调速器输出到负载的扭矩是相等的。当永磁调速器接到一个控制信号后，如压力，水流量，液面高度等信号传到永磁调速器
的调速机构，调速机构对信号进行识别和转换后，产生一个机械操作指令，来调节导体转子与永磁转子之间的耦合面积大小，根据适时的负载输入扭矩的要求，调节永磁调速器输入端的扭矩大小，负载要求扭矩小，电机输出扭矩小，相应电机输出功率也小。来最终改变电机输出功率大小，实现电机节能和提高电机工作效率。
VFD变频器：电机的旋转速度同频率成比例，故改变频率可以成正比改变电机的旋转速度。电动机使用变频器的作用就是为了调速，并降低启动电流。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。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC），这个过程叫整流。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。变频器输出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相异步电动机调速用，又叫变频调速器。变频器可实现电机软启动、补偿功率因素、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的，使电机的输出功率与负载精确匹配；而且能给设备提供过流、过压、过载等保护功能
(10):低速下不造成电机发热。（调速原理不一样）
变频器能够在高于同步电机速度的情况下运行，永磁调速器则不能。当变频器使电机速度下降时，电机线圈中会产生大量的热，而这时电机风扇速度也减慢了。很多带有变频器的电机不能长时间在低速运转。永磁调速器可以在同步电机0到98%的速度下运转，电机始终由全速旋转电机风扇冷却，并且可以软启动。
(8):过载保护功能。提高了整个电机驱动系统的可靠性，完全消除了系统因过载而导致的损害。负载过载时耦合器筒形永磁转子与筒形导体转子滑差运动，电机不堵转。解决了电机堵转问题。
(9):不会产生致命的电蚀轴承的轴承电流，而加速轴承损坏。（相对变频器）
轴承的凹槽现象：所有的变频器都会对轴承造成一定的损伤，在接触的表面会形成一圈凹槽，从而也产生了噪音和振动。当电机在负载下面或有一个轴承在负载下面时，这种损害就更大了。
(3)启动时需要的功率更低。电机功率与电流和电压的乘积成正比,那么通过工频直接启动的电机消耗的功率将大大高于变频启动所需要的功率。在一些工况下其配电系统已经达到了最高极限，其直接工频启动电机所产生的电涌就会对同网上的其他用户产生严重的影响,从而将受到电网运行商的警告,甚至罚款。如果采用变频器进行电机起停,就不会产生类似的问题。变频启动过程中负载一直加载（使用接触式联轴器）,启动时间很长,启动过程中电机处于低转速状态,电机发热厉害,对电机绝缘损坏极大。
(4)可调的运行速度和可调的转矩极限。运用变频调速能优化工艺过程，并能根据工艺过程迅速改变，还能通过远控PLC或其他控制器来实现速度变化。通过变频调速后，能够设置相应的转矩极限来保护机械不致损坏，从而保证工艺过程的连续性和产品的可靠性。变频器对电机实施任意转速的调节，但那只是对电机在启动过程中而言。在工作状态下，其最低转速不应低于额定转速的60%，否则电机的输出转矩降随着外载的增加而减小，致使将电机“闷死”。在此情况下，一旦负荷波动，电机转速就要迅降低，此时就有烧毁电机的危险。虽然有可调的转矩极限，但电机转矩达到极限转矩时往往电机转速极低，此时转差增大，从而使定子，转子电流都显著增大，引起温升增加，绝缘加速老化，甚至烧毁电机。
(4)：容许较大的对中误差。（允许最大轴中心线偏离1mm, 角度偏离1度 ）。
(5):不产生谐波、不受电网电压波动影响。
(6):适应于各种严酷工作环境：如电网电压波动较大、谐波含量较高、易燃、易爆、潮湿、粉含量高等场所。能适应“晃电”等恶劣工况。
(7):实现电机的空载软启动/停止。良好的软启动/刹车功能，减少电机的冲击电流，大大降低了启动及运转过程中对设备的机械和电力冲击。由于电机峰值电流的降低，选择电机时可根据电机运行负载，而不为启动负载来选择，从而使电机的功率和尺寸减小到最小，减少不必要的设备投资和运行电费。
四：产品分类：
多环组合式永磁调速器分类
功率大小
冷却方式
安装方式
小于1600KW
空气冷却式
与地面水平、垂直
大于1600KW
水冷却式
与地面水平
VFD变频器可分为
1:交—交变频器：交—交变频器可直接把交流电变成频率和电压都可变的交流电；
2:交—直—交变频器：交—直—交变频器则是先把交流电经整流器先整流成直流电，再经过逆变器把这个直流电流变成频率和电压都可变的交流电
3：对电机要求低，尽管变频器调速不需要改造电机本身,由于变频器的输出电压是由许多方波叠加而成的正弦波,存在着很大的谐波分量,高次谐波电流很大,容易导致电机过热(因为趋肤效应),因此严格说来,电机应该使用绝缘等级为H级的电机,才能保证原有电机的设计寿命, 一般现有改造忽略了变频器对电机寿命的影响而直接采用现有电机,是非常不合理的.而永磁调速器其:不改变原有系统的可靠性.可以方便地搭配一般标准电机系统,不需要变频专用电动机也不须对供电电源进行任何改动.
五：产品特点
永磁调速器的技术优势
1.增加系统的可靠性
(1)：为纯机械的设备、结构简单、可靠性好，故障点少，维修方便。
(2):无高速摩擦、磨损性元器件，机械零件寿命长。
(3):非接触式联结，能有效地消除电机与负载之间振动的传递，降低噪音污染。有效减少系统的震动，可达50-85%，实现降噪节能并延长系统设备寿命。
永磁调速器与变频器
节能改造方案论证
说
明
书
产品类型：多环组合式永磁调速器
一：产品名称
二：调速节能方式
三：工作原理
四：产品分类
五：产品特点
六：技术优势比较
七：产品适用范围
八：产品应用领域
九；示例图片
附1：火力发电厂采用多环组合式永磁调速器取代变频调速比较
附2：调速技术比较
介 绍
一：产品名Hale Waihona Puke Baidu：永磁调速器（多环组合式）
(2)降低电力线路电压波动。在电机工频启动时，电流剧增的同时，电压也会大幅度波动，电压下降的幅度将取决于启动电机的功率大小和配电网的容量。电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常，如PC机、传感器、接近开关和接触器等均会动作出错。而采用变频调速后，由于能在零频零压时逐步启动，则能最大程度上消除电压下降。但是变频器会产生高次谐波，高次谐波电流增加了电网的能量损耗，降低了电动机的效率，缩短了电气的使用寿命，还将影响电子设备的正常工作，使自动化控制和通信都受到干扰。
(11):维护工作量小，几乎为免维护产品，维护费用极低。
2.提高系统的可用率
(1)：更长的平均故障间隔时间。结构简单、可靠性好。
(2)：方便系统故障诊断。系统故障点少。
(3)：缩短维修时间。无复杂的机械结构及繁琐的电路。
3.降低系统运行费用
(1):运行成本低。调速节能效果明显，永磁调速可在 0~98%的范围内对负载进行无级调速.各种负载可以实现精确控制与调节，精度达到0.1%；根据负载类型实现25%--66%的节能效果；节电率可高达10%-50%。
2：对电网电压不敏感, 变频调速是将输入电压通过变频器输入整流器变为高压直流电压,之后通过能改变频率的逆变器变换成频率可变的高压交流电来驱动电机运行的, 是变频率的调速技术.因为变频器输入端直接连接到电网,对电网电压更为敏感,电压变化,电流变化,雷击浪涌等,直接影响变频器电子设备的可靠性,容易造成变频器的绝缘击穿,控制器件的损坏等, 因此其安全性最低,极大地降低了原系统的可靠性,为提高可靠性,一般应安装避雷装置.而永磁调速器其设备为精密的纯机械的设备,采用的负载滑差调速技术.因此对电网电压不敏感,不影响原系统的可靠性。
永磁调速器与VFD变频器相比，永磁调速器具有如下独特优点
1：稳定性和可靠性比变频器高，在大功率情况下尤其突出；在负载要求中，高速运转，功率大于50KW的工况下代替变频器优势明显；变频设备故障的不确定性，直接影响了生产运行的连续性、稳定性以及可靠性；并带来较大的经济损失。而采用大功永磁调速器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。变频器是由整流滤波电路+变频逆变电路+复杂的控制电子电路组成,特别是其主电路,为了使用低压高频功率器件,不得不采取多级串联变换的功率电路,电路元件数量在数千只,因而，其与生俱来的缺点也是显而易见的:系统复杂，可维护性差，因此其可靠性最低,通常设计寿命在8年以下.而永磁调速器其永磁调速装置由三个部件组成,永磁转子、导体转子和调速机构,结构十分简单,因此可靠性十分高,一般设计寿命可以超过25年.
(5)节能离心风机或水泵采用变频器后都能大幅度地降低能耗，这在十几年的工程经验中已经得到体现。由于最终的能耗是与电机的转速成立方比，所以采用变频后投资回报就更快。变频器可以从四个方面节电。第一，软启动，一般交流电机的启动电流为电机额定电流的6-7倍，变频调速后启动电流不超过电机的额定电流。第二，节省设计冗余，一般设计都按照使用时的极端条件，因而都留有设计冗余，有的余量很大，形成大马拉小车，变频调速可以把冗余节省下来。第三是调速节电，按流体力学原理，轴功率正比速度3，转速下降，轴功率变小，这是变频调速的主要节电原理。第四是系统功率因数高，一般在0.95以上，节省无功，减轻了变压器的负担。由于变频器技术的复杂性，其故障造成的经济损失可能消耗掉节能效益。实际节能成果不明显。
(2):无机械联接，有效减少机械和电能损耗。
(3):高效传动。传动效率大大提高，可达到98.5%。
(4):绿色环保，调速节能的同时，不污染环境，也不污染电网，真正的绿色节能技术。
4.减少系统维护成本
(1):大幅延长电机和负载轴承寿命。
(2):大幅延长电机和负载密封件寿命。
(3):大幅延长电机和负载寿命。
5.延长了使用寿命
使用寿命长，设计寿命可达30年。
VFD变频器的技术优势
变频调速能够应用在大部分的电机拖动场合，由于它能提供精确的速度控制，因此可以方便地控制机械传动的上升、下降和变速运行。变频应用特点:
(1)控制电机的启动电流，可控的加速功能和受控的停止方式。当电机通过工频直接启动时，它将会产生7到8倍的电机额定电流。这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量，从而降低电机的寿命。而变频调速则可以在零速零电压启动(也可适当加转矩提升)。一旦频率和电压的关系建立，变频器就可以按照V/F或矢量控制方式带动负载进行工作。使用变频调速能充分降低启动电流，提高绕组承受力。变频调速能在零速启动并按照用户的需要进行均匀地加速，而且其加速曲线也可以选择(直线加速、S形加速或者自动加速)。而通过工频启动时对电机或相连的机械部分轴或齿轮都会产生剧烈的振动。这种振动将进一步加剧机械磨损和损耗，降低机械部件和电机的寿命。如同可控的加速一样,在变频调速中,停止方式可以受控，并且有不同的停止方式可以选择(减速停车、自由停车、减速停车＋直流制动)，同样它能减少对机械部件和电机的冲击，从而使整个系统更加可靠，寿命也会相应增加。但是电机的机械系统和电磁系统始终处于循环交变力的作用下，给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。