磁悬浮轴承在空调应用中的技术性和经济性分析

2014-04-29 05:00

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导读：磁悬浮轴承在空调应用中的技术性和经济性分析，目前空调风机多采用机械轴承,风机主轴与轴承之间会产生机械摩擦,而电机必需克服这部分摩擦才能驱动风叶旋转,同时造成电机发热,产生较大幅度的振动,使得风机寿命降低。

1技术性分析

随着科技的不断进步与发展,磁悬浮轴承性能在不断地提升,同时受电子元件的集成化也促使其成本逐年降低。虽然国内外经过多年的探索,磁悬浮产品在不少领域成功地应用,但是该项技术领域仍然存在很多难题,如控制系统的优化设计以及材料转子轴系动力特性问题等。为了更有效地改进控制方法和策略,需要在深人研究控制系统的同时,着重研究转子系统的动力学特性,从而达到对复杂转子的理想控制。

目前空调风机多采用机械轴承,风机主轴与轴承之间会产生机械摩擦,而电机必需克服这部分摩擦才能驱动风叶旋转,同时造成电机发热,产生较大幅度的振动,使得风机寿命降低。要想实现风机长时间的运行,还需轴承润滑系统和冷却系统的改进。

如果采用磁悬浮轴承,定、转子之间没有机械摩擦,磁悬浮轴承运转阻力为零,不会发热,从而省去了冷却系统和润滑系统,减少了体积重量,提高了可靠性和寿命,悬浮运转大大减少了机械噪声,同时也大大减少了机械振动,振动幅度远远小于普通风机,提高了整个空调#稳定性。

从目前国内的磁悬浮轴承技术水平来看,虽然已经具备了应用在常温设备上的条件,但是仍然存在两方面的问题:一方面由于较难实现磁悬浮轴承转子的高精度控制,因而造成系统可靠性差以及故障率高;另一方面,欠缺标准化的产品工艺。

2经济性分析

上述磁悬浮轴承的各种优点的实现是建立在一套复杂的电子控制系统上。因为构成系统重要组成部分的传感器费用比较高,再加上控制系统的设计费用,整体成本是普通机械轴承的数十倍以上,所以这在很大程度上限制了它在工业上的应用和推广。

从长远看,传统风机和泵类设备能耗高,其在整个能耗中占很大比重,长时间的工作运行,电力成本昂贵,尤其是中后期的维护和损耗特别明显,导致整个系统的能耗以及开支增加。采用磁悬浮轴承还可以节省一些装置的配置费用,如:润滑系统、齿轮传动装置、冷却系统等。如果折算成磁悬浮轴承的费用,数目相当可观。

近年来,绿色节能是低碳经济发展的主旋律,也是全球机电行业未来发展的方向。中国政府确定了建设资源节约型、环境友好型社会的奋斗目标,全面推进绿色低碳经济的发展。从2012年起,财政部、发改委、工信部决定将消费品领域的髙效节能台式计算机和高效节能单元式空调以及工业品领域的风机、水泵、压缩机、变压器灯6大类产品列人新一轮节能补贴覆盖范围内,纳入国家财政补贴范围。这将会率先拉开对节能空调的推广普及的大幕。

国外已经开始将磁悬浮轴承技术应用于空调,如在美国磁悬浮中央空调的市场份额已经达到10%,然而在中国,同类产品的市场份额却尚不足1%[15],因此具有很大的利润空间。如前所述,虽然磁悬浮轴承的经济效益和前景很好,但是由于其控制系统的价格偏高,因此如何降低其成本就成为了当前技术领域所研究的热点之一。

结语

国内的磁悬浮轴承技术总体达到了工程应用水平,因此,磁悬浮轴承完全可以应用在风机和压缩机上。随着市场需求的改变以及用户体验的认可,我们有理由相信,未来磁浮轴承被应用在风机与泵类设备中的数量将会不断的增长以及型号也会不断的改变,由此也可以推测出磁悬浮轴承未来可能的发展趋势:可靠、易用、价廉,标准化。与此同时,虽然磁悬浮轴承技术在风机以及泵类设备中的应用具有前述优势,但是如何降低控制系统的成本仍然具有重要的实际意义。另一方面同时国内研究发展仍然面临着一些诸如如何将实验室技术转化为产品等问题。从国内外产业化应用的成功例子得出,我们当前应该继续加强地校合作,企校合作,实现优势互补。企业在磁悬浮压缩机和风机上努力掌握核心技术,进行产业升级,才能在未来空调市场上赢得自己的一席之地。