磁科技 :压缩机下一个创新热点

信息来源 :压缩机网      发布时间 :2018/01/17

作为一种用途广泛的产品 ,中国正采取政 、企 、研联合的方式 ,开发磁性材料的更多应用场景 。也为压缩机行业的研发与创新提供了新的思路 。



不需要中间介质 ,旋转阻力近乎为零的悬浮轴承 ;仅靠磁性的吸引力和排斥力组合 ,就能达到减震效果的弹簧系统;无需刹车片的“硬摩擦” ,隔空就能制动的刹车系统……

在日前落幕的中国首届磁科技产业发展高峰论坛上 ,一些公司展出正在研发的磁科技产品令人啧啧称奇 。作为一种用途广泛的产品 ,中国正采取政 、企 、研联合的方式 ,开发磁性材料的更多应用场景 。也为压缩机行业的研发与创新提供了新的思路 。

中国稀土储量世界第一 ,最近10余年 ,稀土永磁材料产业年均增速达到30% 。相比之下 ,中国对磁材料的应用研究却较为落后 ,下游产业未能同步壮大 ,制约了稀土资源发挥更大价值 。

在此次磁科技产业发展高峰论坛上 ,与会代表重点对磁性材料在制造业中的应用短板展开探讨 ,希望为“中国制造”带来改变 。

国家新材料产业发展专家咨询委员会主任 、中国工程院院士干勇表示 ,每一种新材料的大规模应用 ,都将给制造业带来革命性改变 。“磁性材料通过‘永磁场’实现能量的无接触转换或传递 ,具有无连接 、安全 、高效等特点 ,有望成为中国下一个创新热点 。”干勇说 。

目前 ,磁技术在航空航天 、冶金 、化工 、机械等领域已获得小范围应用 ,未来在发电机 、新能源汽车 、机器人 、数控机床 、清洁能源等新兴制造领域仍有着广泛的应用前景 。

干勇介绍 ,目前新型的机器人 ,仅面部表情一项功能 ,就需要用24个超小型 、高能量密度的稀土永磁伺服电机完成 ,高端汽车中的稀土新材料部件高达100件以上 。

磁性设备的大规模使用 ,将在节能减排 、绿色生产等方面为中国工业做出贡献 。以传动领域为例 ,目前中国风机 、水泵 、压缩机等通用设备耗电约占工业用电量的40%以上 。据干勇测算 ,如果改用磁力传动 ,电机与各种负载之间不需要传动轴连接 ,隔空就能驱动旋转 ,设备的系统运行效率平均可提高20%-40% ,每年可节省相当于3个三峡电站的发电量 。

节能是这个时代发展的主题 ,处于这个时代不论是选购何种产品 ,都会将节能作为一个参照值 。

永磁压缩机(主要是以永磁变频电机驱动的压缩机)就将空压机带入了新的节能时代 ,同时也成为压缩机市场的热点 。近年来 ,永磁变频压缩机市场火热 ,已经多年翻番增长 。未来几年 ,永磁变频压缩机的热度不会消减 ,反而会随着能源与环保形势的加剧而提高 。因此 ,接下来 ,在行业已开始回归技术 、关注创新的情况下,永磁变频将仍然是发展的重中之重 。

磁性设备与技术在压缩机上的应用除了采用永磁电机驱动之外 ,还可以直接利用磁浮轴承的特性制造磁浮压缩机 。

在传统的压缩机中 ,机械轴承是必需的部件 ,并且需要有润滑油以及润滑油循环系统来保证机械轴承的工作 。在所有烧毁的压缩机中,实际上有90%是由于润滑的失效而引起的 。而机械轴承不仅会产生磨擦损失 ,润滑油随压缩空气进入到冷却器中 ,还会影响压缩空气品质效率 ,并且过多的润滑油存在于系统中对运行成本也会带来很大的影响 。但是 ,机械轴承在压缩机中又是不得不有的东西 。

磁悬浮轴承是一种利用磁场 ,使转子悬浮起来 ,从而在旋转时不会产生机械接触 ,不会产生机械磨擦 ,不再需要机械轴承以及机械轴承所必需的润滑系统 。

磁悬浮轴承和高速永磁同步电机结合 ,除了应用于天然气压缩机和涡轮膨胀机 ,还可以用于空气和制冷离心压缩机 。其主要优点是降低能耗 。此外 ,取消了润滑油系统 ,避免了搬运和回收处理制冷剂-饱和润滑油的混合液 。无接触的磁悬浮轴承和高速电机可以明显降低噪声 。相同的高能效方案还可以用于离心风机和离心空气压缩机上 。

磁浮轴承的集大成者——SKF的子公司S2M公司的主要业务就是磁悬浮轴承 ,用于大型天然气离心压缩机或膨胀机,替代传统的液压动力油润滑轴承 。

目前 ,国内也已有应用实例 。2017年三月份 ,斯凯孚同法国透平膨胀机制造商Cryostar公司签订协议 ,为其提供SKF S2M磁浮轴承 。根据该协议 ,SKF S2M磁浮轴承将被用于Cryostar提供给陕西延长石油延安能源化工有限公司 ,安装在位于陕西的乙烯和丙烯工厂的MCT200无油润滑透平膨胀机上 ,直接联接驱动系统压缩机的叶轮 。相比容易受润滑油污染的一般工艺设备 ,无油润滑技术提高了设备的安全性 ,并在低温工艺方面具有明显的优势 。

鉴于以上多重优势 ,磁浮压缩机是未来行业需要重点关注和发展的一个方向 。

同时 ,磁科技在民用品领域也有广阔应用空间 。在网购平台上 ,类似磁悬浮地球仪 、磁力片积木等产品并不少见 。

政府也已意识到磁科技的价值 。2017年1月 ,国家工信部 、发改委 、科技部 、财政部联合下发《新材料产业发展指南》 ,其中明确指出 ,加快实现稀土磁性材料及应用器件产业化 ,大力发展稀土永磁节能电机及配套稀土永磁材料 ,推进其在节能环保重点项目中的应用 。

目前 ,磁传动设备已在中国的大型工业企业获得使用 。

如何让磁科技更好地融入和改变“中国制造” ?中国稀土行业协会秘书长杨文浩倡导跨界创新 ,鼓励制造业人才与磁材料的技术人员交流探讨 、交叉合作 ,让磁科技解决制造业的更多难题 。

创新探索正在展开 。此次论坛上 ,工信部赛迪研究院与辽宁鞍山市政府达成战略合作协议 ,双方将组织磁科技领域的国内领先机构 ,联合成立鞍山磁应用技术研究院 ,致力于磁科技应用 、转化层面的开发 。

鞍山市还准备设立磁科技产业发展基金 ,建设磁谷科技小镇 ,积极助推磁产业“春天”的到来 ,为老工业基地的制造业升级提供示范 。