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【专题】磁悬浮制冷压缩机: 让中央空调步入高能效、低运行时代

2019-09-21 09:10

随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的进展,近年来磁悬浮技术得到了长足的发展。磁悬浮是利用磁性“同性相斥,异性相吸”的原理,在轴承的转子和定子间加上相应的电磁场,通过控制电磁场,使之处于相对“悬浮”状态。 磁悬浮系统,它是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成,其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。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。在制冷压缩机中使用磁悬浮轴承,所有因为润滑油而带来的烦恼就不再存在了。磁悬浮制冷压缩机正是应用了磁悬浮轴承技术。

在2015年两会“加大节能减排力度”的呼声下,磁悬浮制冷技术对于建设节约型社会的意义十分明显。磁悬浮技术打破了一直以来国外品牌对于中央空调冷水机组高效节能技术的垄断,使我国在冷水机组节能领域取得了革命性的突破,标志着我国中央空调即将树立由中国制造到中国智造的里程碑,未来10年的中央空调产业,也必将属于磁悬浮时代。

一、磁悬浮制冷压缩机原理:
 

随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的进展,近年来磁悬浮技术得到了长足的发展。磁悬浮是利用磁性“同性相斥,异性相吸”的原理,在轴承的转子和定子间加上相应的电磁场,通过控制电磁场,使之处于相对“悬浮”状态。

磁悬浮系统,它是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成,其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。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。在制冷压缩机中使用磁悬浮轴承,所有因为润滑油而带来的烦恼就不再存在了。磁悬浮制冷压缩机正是应用了磁悬浮轴承技术。

二、磁悬浮压缩机主要组成部分

  磁悬浮压缩机主要组成部分由铝合金精密铸造的压缩机机体、两级压缩的离心叶轮、永磁体材料制成的一体化电动机转子和驱动轴、永磁同步电动机、电磁轴承、可调节的进口导流叶片、AC/DC电源转换系统、电磁轴承控制系统和软启动控制系统等。

  磁悬浮变频离心机通过高温高压氟里昂从空调压机排出,进入冷凝器,向铜管冷却水释放热量,冷凝为中温高压氟里昂液体,然后经过节流阀降压为低温低压液体进入蒸发器,在蒸发器壳体内从流经铜管的冷冻水中吸收热量,气化为低温低压气体后吸入压缩机,在压缩机内经过二次压缩为高温高压气体排出,通过这种循环,z*终达到降温的目的。

三、磁悬浮制冷压缩机的特点

 

  1、运行效率高:尤其在部分负荷工况下压缩机比其它品牌同种型号的节能48%。这种特别的性能通过基于网络的监控和诊断系统,可实现对其现场或远程监控。

  2、无需润滑油,维护费用比含油压缩机低50%:无油化是在工业中经过几十年奋斗才得以实现。无油化设计不仅排除了由于油污染而减少效率的可能性,同时也消除了油管理配件:油热器,油泵,油分离器,油滤器等。

  3、超轻的机身设计:一个120冷吨的压缩机仅重295磅,相当于一些传统机器重量的1/5。

  4、超静的运营过程:运行时的声音小于70分贝,压缩机是那样的静以至于如果在典型设备背景躁音下,你根本听不出它在运行。

5、重新定义的软启动:压缩机重新定义了软启动,只需2安培的启动电流,而传统的压缩机需要500~600安。

 

四、传统制冷压缩机和磁悬浮制冷压缩机比较


  1、原理方面
  传统的制冷压缩机,机械轴承是必须的部件,并且要有润滑油循环系统来保证机械轴承工作。
  磁悬浮制冷压缩机,是一种利用磁场,使转子悬浮于空中,在旋转时不会产生机械接触和机械摩擦,因此磁悬浮轴承不再需要机械轴承以及机械轴承所必须的润滑系统。

  2、冷却系统的冗余功能方面;
  冷却系统的冗余功能是非常重要的,但往往由于空间范围及成本的限制,传统制冷压缩机无法在一台机器内安装多台压缩机实现冷却系统冗余功能。
  磁悬浮制冷压缩机积使得多个磁悬浮压缩机可安装在一个共同的机组内,实现冗余功能。如果单台压缩机出现故障,其他压缩机仍然可以正常运行制冷。

3、运行效率方面:
  传统制冷压缩机制冷量至少需要500—600
A的启动电流。
  磁悬浮制冷压缩机比传统式压缩机运行效率高30
%。自控系统中的自适应控制逻辑允许一台450吨的冷水机组提供冷量z*低达到0.33千瓦/吨,冷却时间长达40—50h。这种超强的自适应控制逻辑可满足全天的制冷需求,不需要专门设置。

 

五、磁悬浮中央空调的发展史

  磁悬浮离心式制冷压缩机从z*初的研究到现在,已经有18年的时间。目前,磁悬浮制冷压缩机已经开始大批量的投入到实际应用中。
  磁悬浮制冷压缩机z*早是在1993年在澳大利亚墨尔本开始研究的,领导这项技术研究的就是发明了M ULTISTACK模块化冷水机组的RON CONRY先生。
  从1993年,磁悬浮压缩机随着研究的进程,技术不断进化发展,项目本身也历经了很多变化,z*早在澳大利亚墨尔本作为MULTISTACK的一个部分,后来获得加拿大魁北克政府的资助,整个项目迁移到加拿大蒙特利尔继续进行;
  再到后来,磁悬浮压缩机的技术已经基本成熟时,DANFOSS以合资的形式加入进来,并z*终演变为DANFOSS.TURBOCOR公司,开始磁悬浮压缩机的规模化生产制造。
  DANFOSS合资后,反过来也促进了磁悬浮压缩机技术和产品品种的进一步提升,从z*初单一规格的压缩机,已经发展到了可以分别应用于水冷型冷水机组和风冷型冷水机组的多种规格的压缩机系列。

  中国的磁悬浮中央空调发展概况

  在国内中央空调领域,海尔z*早研发出磁悬浮中央空调的企业。当前,海尔已经成功的实现了磁悬浮中央空调的产品系列化,成为中国和世界磁悬浮中央空调的领军人物。
  2003年:q*s*台磁悬浮压缩机诞生
  2006年:中国第一台磁悬浮中央空调在海尔诞生
  事实上,国内外厂家对于磁悬浮机组相关技术的研究已逐渐成熟,如外资企业麦克维尔、丹佛斯等,国内企业海尔、美的、格力等也该领域不断努力,在技术上也取得了突破,推动了整个行业的技术升级。

 

六、磁悬浮中央空调未来的发展空间

  磁悬浮制冷压缩机的横空出世,不仅为q*暖通空调行业提供了一种崭新的技术应用方式,同时作为中央空调技术z*前沿、节能效率z*高的产品应用,它颠覆了美系4大品牌在国内市场上和技术上的垄断,使得以海尔为代表的民族企业在不可逆转的“中国智造”大潮中脱颖而出,成为磁悬浮中央空调技术的佼佼者。在海尔的积极推动下,国内中央空调的产业格局和市场格局发生了一场巨变。
  随着以海尔磁悬浮中央空调为s*的国内品牌稳步崛起,我国美系4大品牌的市场垄断格局被打破,行业进入的技术门槛也进一步提高,欧美系品牌总体占有率呈现小幅下滑的趋势,但短期内对峙的格局不会改变。
  与此同时,中央空调的产业结构也得到了进一步的调整,我国中央空调企业目前在多联机、模块机、螺杆机、离心机方面都取得了快速突破,整体行业技术门槛提高,相当一部分企业将会被淘汰出局,品牌集中度将进一步提高。
  目前,节能环保成为空调行业不可逆转的发展趋势,据了解,通过磁悬浮离心机的技术海尔磁悬浮中央空调创造了26的行业z*高能效比,而在节能方面,根据监测显示,相比传统产品海尔磁悬浮中央空调的节能系数高达50%。一份数据显示:目前我国办公楼和商业地产面积大概在12亿平方米,按此计算,如果全部使用磁悬浮空调,一年可节省制冷消耗用电322亿度,相当于1/3个三峡发电站年发电量,也相当于每年减少1300万吨标准煤的消耗。
  有人认为,磁悬浮是改变世界的机器,但专家表示,它更象是改变海尔的机器。它令海尔等国产中央空调品牌凭借技术创新优势,在行业高端技术领域与外资品牌竞争,这也从根本上改变中国中央空调业技术水平落后,外资品牌为主的传统格局。带动中国中央空调产业摆脱传统竞争模式,打造以技术创新为中心的市场核心竞争力,抢占制冷空调领域极具价值的市场。

 

 

 

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