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磁力耦合器行業分析

發布時間:2015年11月13日 10:03 來源:

 

磁力耦合器也稱磁力聯軸器、永磁傳動裝置,具有綠色節能、減震的特點,通過導電體和永磁之間氣隙磁場的相互作用,達到由電機到負載的轉矩傳輸目的。它能實現水泵、風機等負債的無極調速,達到節能降耗、運轉平穩的目的。解決了旋轉負債系統的減振、調速以及過載保護等問題,并且使永磁磁力驅動的傳動效率大大提高,是廣泛應用在各種通用機械上的元件。我國的磁力耦合器生產企業眾多且分布的地區都是比較分散的。隨著生產磁力耦合器的企業不斷增多,市場的競爭也變得非常激烈。

一、政策背景

自2013年初爆發大規模霧霾以來,環保話題成為貫穿近幾年的熱門話題,空氣中的這些污染物,很大程度上是來自燃煤火電廠和汽車尾氣,這已經引起中國領導人的重視,2013年8月11日,國務院下發《國務院關于加快發展節能環保產業的意見》,對我國節能環保產業的發展提出規劃。因此,在未來相當長的一段時間內,節能環保將成為社會發展的重中之重。

11月3日,《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十三個五年規劃的建議》提出,要全面節約和高效利用資源,堅持節約優先,樹立節約集約循環利用的資源觀,實行最嚴格的水資源管理制度,堅持最嚴格的節約用地制度。實施全民節能行動計劃,提高節能、節水、節地、節材、節礦標準,開展能效、水效領跑者引領行動。

因此,在未來的十三五規劃中,能源、工業節能減排將成為主要考慮的方向,特別是工業節能設備。也就是說,節能領域將要迎來全新的、大規模的、爆發式的發展,提供節能設備、工業節能服務的相關企業將十分具有發展潛力。

二、磁力耦合器的優勢

磁力耦合器優點主要體現在以下方面:

(1)柔性啟動,啟動電流明顯降低。柔性啟動可以保護電機。使用磁力耦合器后,啟動時電機加速到最大速度,在耦合磁場的影響下,負載平緩啟動、最終加速到接近電機速度。在皮帶傳送中,減小了啟動時及運行中沖擊載荷對皮帶的影響,延長了皮帶的使用壽命。尤其是在帶傳動中,突然的啟動會導致皮帶的拉伸和磨損,甚至是發生故障。根據廠家在皮帶機用戶統計的數據表明:磁力耦合器可以有效的降低30%的皮帶基本張力。

(2)噪聲、振動大幅降低。80%以上的轉動設備都是由于振動而出現故障的,大多數的振動都是因為軸心偏移,另外是由于設備的不平衡和共振。磁力耦合器靠空氣間隙傳遞扭矩,是真正的無機械連接裝置。并且使用了無鍵連接,從而使得連接應力更加均勻,容忍更大的對中誤差,承載能力強,裝拆方便。實驗表明,使用磁力耦合器能減少最大80%的振動。

(3)運行電流有大幅降低、節能。使用磁力耦合器,無需其它附屬設備,又大大減少了系統的振動。國外的研究實例表明:振動和噪音會造成系統的能耗增加2%~3%。因為液力耦合器用的是彈性聯軸器,比起直聯的方式,要造成系統3%~5%的額外能耗。而且液力耦合器的傳動效率本身就不是很高,根據從用戶得出的數據:磁力耦合器比液力耦合器在能耗上會有12%左右的降低。無論是單個設備的能效還是系統的總能效,磁力耦合器的效率都是最高的。磁力耦合器的調速范圍在40-90%。這為企業大大降低了能耗,節約了運行成本。

(4)大幅延長故障間隔時間,縮短停機時間。磁力耦合器基本上不發生故障,由于磁力耦合器靠空氣間隙傳遞扭矩,兩部分沒有接觸,沒有磨損部件,從而大大降低了系統中的振動,并延長了電機與變速箱的使用壽命,從而大大降低了出現故障的次數。

(5)綠色環保、無污染。磁力耦合器結構簡單,為免維護機械產品,甚至無需潤滑,同時自身不會產生電磁輻射污染和污染物。不會對電網產生污染,也能適應被污染的電網環境。

(6)調速

可以根據現場的實際運行工況,通過調節磁力耦合器的空氣間隙,從而實現調速,達到節能環保的目的。并且這種調速相對于高壓變頻器調速有較多的優點,沒有高次諧波的干擾(高次諧波對于電網的破壞較大,提高了電器儀表的不可靠性,增加了現場故障判斷的難度)。

三、應用市場

磁力耦合器主要原材料是稀土永磁材料、通用機械部件,上游市場供應充足,供應風險很小。下游可用于離心水泵、離心風機調速節能。離心泵可廣泛用于電力、冶金、煤炭、建材等行業輸送含有固體顆粒的漿體。如火電廠水力除灰、冶金選礦廠礦漿輸送、洗煤廠煤漿及重介輸送等。離心風機廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風、排塵和冷卻;鍋爐和工業爐窯的通風和引風;空氣調節設備和家用電器設備中的冷卻和通風;谷物的烘干和選送;風洞風源和氣墊船的充氣和推進等。

風機、水泵是量大面廣的通用機械耗電設備,據統計,我國目前擁有的風機、水泵每年耗電占全國耗電總量的30%以上,占工業總用電量的50%左右,且很多設備運行效率低、設備陳舊,具有較大的節能潛力。

例如500kW以上的風機、水泵額定效率一般可達80%左右,配套電動機的額定效率可達95%左右,不考慮管網損耗,額定效率可達76%左右,可是,相關統計表明,我國風機的平均運行效率只有30%~40%。機組效率低下。

另外由于管網的阻力很難精確計算,并且考慮設備長期運行中的各種問題,通常在設備選用時,壓力和流量都增加了10%-15%的裕度(留有一定余地的程度,允許有一定的誤差),但風機、水泵的規格并不一定正好滿足選型要求,在此情況下設計者當然是往大的規格靠,如果選大的規格,當壓力流量富余時可通過慣性閥門控制,但流量揚程(壓力)參數不夠,則影響生產工藝,后果嚴重。故壓力和流量富余20%以上是常見的。在生產過程中,用戶需要的流量和裝置的阻力是經常變化的,為適用壓力、流量的實際需要需進行調節,調節的原理分為:

1、改變管網特性曲線,即使用閥門或風門擋板節流,流體經過閥門或風門擋板會造成非常大的能量損失,因為在閥門或風門擋板兩端產生很大的壓差,因此,閥門開度減小時,很多能量被浪費掉。

2、改變負載特性曲線,其中改變負載轉速是最經濟的調節方法,調節轉速的方法分兩類,第一類是改變原動機轉速,用直流電機,變頻交流電機均可達到此目的。第二類是不改變原動機轉速而改變負載轉速的方法,可使用磁力耦合器和液力耦合器來實現。

1、離心水泵行業情況

近幾年我國水泵、離心泵行業發展速度較快,離心泵行業生產技術不斷提高,下游需求市場不斷擴大,離心泵行業在國內和國際市場上發展形勢都十分看好。

2007年中國掌握著世界上最先進的煤炭發電技術。到2011年,中國將具備相當于美國兩倍的煤炭發電能力,并且,其煤炭發電能力也將遠遠超過歐盟,能源行業無疑也將使中國進口更多的離心泵產品。到2013年,中國將具備相當于美國兩倍的煤炭發電能力,并且,其煤炭發電能力也將遠遠超過歐盟。能源行業無疑也將使中國進口更多的離心泵產品。

《2013-2017年中國離心泵制造行業產銷需求預測與轉型升級分析報告》數據顯示,2008年離心泵制造行業的銷售收入增長幅度為近年來最大值,達到55.99%,銷售收入總額為410.29億元;2011年行業銷售收入為765.34億元,較上年同期增長29.93%,行業發展狀況良好。專家預測,到2020年,中國的離心泵進口額將達到驚人的50億美元,超過美國的49億美元成為世界上最大的離心泵進口國。

2、離心風機行業情況

風機用途非常廣泛,需求量較大,是量大面廣的通用機械,其工業總產值占通用機械行業的12%。其上游是鋼鐵和機電行業,下游主要是電力、冶金、石化、節能環保、建材、民用建筑、隧道等。目前全國風機行業裝備水平,基本上能滿足國民經濟的各種需要。

根據通用機械協會《2008年通用機械行業部分會員統計年報匯總表》數據計算,國內離心風機企業2008年總銷售值約為210億元;據風機協會估算,2008年我國進口離心風機市場約75億元。綜上,2008年我國離心風機市場銷售規模約285億元。伴隨著我國工業化和城鎮化的步伐,風機行業將繼續穩步發展,預計未來10年,重大技術裝備類風機市場的年增長率在15%左右,中低端風機市場的年增長率在10%左右。

3、磁力耦合器行業情況

當前,國內的企業的風機和水泵所采用的調速方式大部分是變頻調速。鑒于變頻調速器在生產運行中所出現的問題,尤其是變頻設備故障的不確定性,給企業生產上帶來了隱患,直接影響了生產運行的連續性、穩定性以及可靠性;也給企業帶來了較大的經濟損失,這種損失通常是因為電氣設備故障時,造成停機。而采用大功率調速型永磁耦合器調速方案取代目前的變頻器調速方案(即改變間接控制到直接控制形式),則可獲得使用變頻器調速方案所無可比擬的絕對優勢。

磁力耦合器和變頻器的使用用途是差不多的,并且使用的范圍都是大致相似的。但是磁力耦合器的優勢在于:

 

序號

描述

磁力耦合器

變頻調速

1

總費用

較低

較高

2

維護工作量及成本

最小(接近免維護),成本最低

很高

3

過載保護

最可靠。完全排除了因過載造成的電機系統損壞。將異常停機時間降低到最低。

可靠。異常停機恢復時間長

4

對現有設備的影響

延長電動機系統現有設備的壽命。特別是能夠大大延長軸承和密封件的壽命。

革命性地提高整個系統的可靠性。低速時,電機電流減少,但轉速不變,故電機溫度大大降低。

高次諧波易破壞電動機的絕緣,使電動機和負債的壽命降低,維護工作量增大。低速時,對于內冷電機散熱變差。產生軸承電壓和軸承電流,使軸承和密封件的壽命縮短。

5

設計壽命

最長(20-30年)

較長(5-10年)電器元件容易老化。

6

電壓波動對電機系統的影響

影響最小。

影響大,可能導致變頻器工作異常或者停機。

7

節能效果

節能效果與變頻調速相當。在低速時,節能效果比變頻器稍差。

較高

8

軟啟動

電機和負債獨立可以啟動,電機啟動時間短,對電網電壓影響最小。

性能較好。啟動時間較長。有較大的熱量產生。

9

拖帶數量

只能一拖一

可以一拖二

10

精度

很高

最高

11

設備價格

較高

較高

12

調速范圍

較大,只能降速,不能超速。

最大(可超頻)

13

體積

最小

最大

14

對環境的影響

對環境友好,可適用于各種惡劣的環境。包括腐蝕、爆炸、超市、粉塵含量高的環境。適用于各種異步電動機。

產生大量的諧波,同時電網的質量又印象變頻器的正常運行。對使用環境有較高的要求,包括不能用在腐蝕、爆炸、潮濕、粉塵較高的場合。

15

安裝調試

允許較大的安裝對中誤差,安裝調試簡單,方便。

需要專門的房間,安裝調試復雜,周期長

16

日常維護

工作量小,不需要專門的技能和專有維護平臺。由于減少了系統震動問題,使得系統磨損小,發熱少。定期對加油點加油。

需要專門的技能和維護平臺,對維修人員要求較高。

全球再生能源用變頻器市場在2011年為72億美元的規模。預測今后5年該規模將會倍增,到2017年將超越190億美元。目前,各發電企業主要采用加裝變頻器的方法實現離心泵和離心風機的節能調節,磁力耦合器產品相對變頻器而言,對環境要求不高,不需要提供恒溫,在腐蝕、爆炸、潮濕、粉塵較高的場合正常工作;電壓波動對電機系統基本無影響;使用壽命可達25年。若未來磁力耦合器能夠代替部分變頻器的使用,那么磁力耦合器的市場將得到迅速的擴展。

四、行業內企業

公司名稱

成立時間

主要產品

銷售情況

麥格納驅動公司

1999年

永磁調速器(2012年底更名為永磁渦流柔性傳動裝置)、永磁耦合聯軸器(偏重于調速器,耦合聯軸器幾乎未見推廣報道)。

據公司官網預測,2013年該公司全球銷售為6,000萬,中國公司(鞍山欽元以及北京的分公司)銷售額2013年估計4,000萬元。

上海曜中能源科技有限公司

2011年

永磁偶合器、MaxForce麥福斯永磁調速器(主推調速器)。

據公司官網預測,2013年銷售額為1,000萬元,2014年銷售額為4,000萬元。

青島斯普瑞機電科技有限公司

1999年

永磁耦合聯軸器。

2013年銷售額在1,000萬左右。

五、總結

綜上所述,磁力耦合器因其節能、減震、安全等優勢可以替代行業內的舊產品,迅速擴大市場占有率。磁力耦合器企業應該借著“十二五”和“十三五”節能減排的東風,更好的樹立節能的觀念。將產品的節能性能更上一個臺階,這對于磁力耦合器企業未來的發展是十分有利的。

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