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永磁電機等高效節能產品在中國的需求潛力

2019年07月18日 14:35:09 來源:網絡

從國務院剛發布的“中國制造2025規劃”中可以看出,國家制定該規劃的宗旨定位于制造業是實體經濟的主體,是立國之本、富國之基和興國之器。

18世紀中葉開啟工業文明以來,世界強國的興衰史、中華民族的奮斗史都一再證明,沒有強大的制造業,就沒有國家和民族的強盛。堅持打造先進自主的制造業,是我國提升綜合國力、保障國家安全、建設世界強國的必由之路!其指導思想之一就是創新驅動、綠色發展。創新是制造業發展的靈魂和不竭動力,綠色發展是破解資源和環境瓶頸制約的關鍵所在,是實現制造業可持續發展的必由之路。

近年來,我國工業化得到了快速發展,工業增加值規模已超過21萬億元,占全球的比重也超過20%,在500多種主要工業產品中,220余種的產量位居全球領先,但仍處于如何從制造大國轉變成制造業強國這一階段。雖然中國工業發展取得了巨大進步,但必須看到,付出的資源、環境代價也是非常大的。

2013年,全國能源消費量高達37.5億t標煤,占世界總能耗的22%左右,其中工業能耗占國內一次能源消耗的比重仍然超過70%。據統計,在碳排放中,工業排放占72%,電機又是工業節能中的末端產品,是用電量最大的耗電設備。

根據歐盟《提高高效電動機和驅動的市場份額》的研究報告顯示,工業用電動機消耗電能占工業用電消費的73%。其中,歐盟工業部門中,各電動驅動系統消耗電能的比例為:泵類22%、風機16%、空壓機18%、制冷壓縮機7%、輸送機2%、其他電機為35%,即風機、泵類及壓縮機占總消耗電能的63%。

數據顯示,2013年我國電機保有量約21億kW,總耗電約3.5萬億kWh,占全社會總用電量的64%,其中工業領域電機總用量為2.6萬億kWh,約占工業用電的75%。工業領域電機能效每提高1%,可年節約用電量260億kWh左右。從整體上提升電機系統效率5%~8%,可實現年節電1300~2300億kWh,相當于2~3個三峽電站的發電量。

永磁傳動技術是電機系統整體能效提升的新技術,它包括有永磁渦流柔性傳動節能裝置、永磁電機、永磁聯軸器、永磁耦合器等,是電機系統的重要組成部分。對于整體提升電機系統的安全運行、節能降耗有著積極的作用。節能減排是社會發展的永恒主題,電機及系統節能是工業節能減排的主戰場,而技術創新、技術引領是實現節能減排、實現電機能效提升的重要手段。

根據齒輪減速電機的效率曲線特性,負載在80%~100%之間時電動機效率最高,運行最經濟。但實際應用中,多數齒輪減速電機的負載率經常在60%以下(我國齒輪減速電機拖動系統效率更低,僅為30%~40%),“大馬拉小車”現象非常普遍,電能浪費高達30%,而且長期低載運行,容易造成齒輪減速電機的損壞。

永磁傳動技術使電機與負載之間無剛性連接,通過永磁體和導體的相對運動,實現了能量在氣隙中的傳遞,它解決了旋轉負載系統的對中、起動、減震、調速及過載保護等問題,使磁力傳動的效率達到99%。

實現電機的緩沖起動,因為電機不需要克服負載慣性,大大減小了峰值電流,減少電耗,達到節約能源,減少設備磨損的效果。從節能減排的角度來講,用永磁電機代替異步交流電機,體積小、效率可實現100%,電機輸出轉速達到300r/s為最佳工作狀態,這時在電機后蓋上背一個小的星行減速機,輸出轉速可達幾到幾十r/s,滿足各種工況下的需要,如電廠、鋼廠、水泥廠、石化及化工等場合,針對電機驅動的風機、水泵、皮帶輸送機和球磨機等設備提出的節能傳動解決方案,達到40%的節電的效果。比如說球磨機,球磨機驅動系統屬于典型的低速大轉矩傳動系統,永磁電機可以實現低速大轉矩的持續運行,異步電動機和直流電動機無法實現,這種特性使得永磁電機在低速大轉矩的傳動系統應用非常廣闊。

永磁電機的稀土永磁材料磁性能優異,它經過充磁后不再需要外加能量就能建立很強的永久磁場,用來代替傳統電機的電勵磁場。稀土永磁電機不僅效率高,而且結構簡單,還可做到體積小、重量輕。既可達到傳統勵磁電機所無法比擬的高性能(如超高效、超高速、超高響應速度),又可以制成能滿足特定運行要求的特種電機,如電梯曳引電機、汽車專用電機等。

電梯電機也一樣,永磁同步曳引機是一種無齒輪曳引機,相比傳統的有齒輪曳引機,它沒有減速箱,具有結構緊湊、體積小、重量輕、低溫升、低能耗、低噪聲,免維護、調速范圍寬和運行平穩等特點,正常情況下較非永磁有齒輪曳引機節能40%左右,性價比很高。

中國是個稀土大國,永磁材料和永磁技術在國家七大戰略性新型產業中將得到廣泛應用,比如說節能環保產業、新能源、風力發電機的持續性永磁電機,還有新能源汽車、高端制造業、信息產業里很多都在用永磁材料。永磁傳動技術的創新與發展為我國實現2025智能制造、工業領域節能減排意義重大,永磁減速電機市場前景廣闊。

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