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磁科技：空氣壓縮機(jī)下一個(gè)創(chuàng)新熱點(diǎn)!作為一種用途廣泛的產(chǎn)品，中國(guó)正采取政、企、研聯(lián)合的方式，開發(fā)磁性材料的更多應(yīng)用場(chǎng)景。也為空氣壓縮機(jī)行業(yè)的研發(fā)與創(chuàng)新提供了新的思路。
不需要中間介質(zhì)，旋轉(zhuǎn)阻力近乎為零的懸浮軸承;僅靠磁性的吸引力和排斥力組合，就能達(dá)到減震效果的彈簧系統(tǒng);無需剎車片的“硬摩擦”，隔空就能制動(dòng)的剎車系統(tǒng)……
在日前落幕的中國(guó)首屆磁科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇上，一些公司展出正在研發(fā)的磁科技產(chǎn)品令人嘖嘖稱奇。作為一種用途廣泛的產(chǎn)品，中國(guó)正采取政、企、研聯(lián)合的方式，開發(fā)磁性材料的更多應(yīng)用場(chǎng)景。也為空氣壓縮機(jī)行業(yè)的研發(fā)與創(chuàng)新提供了新的思路。
中國(guó)稀土儲(chǔ)量世界第一，最近10余年，稀土永磁材料產(chǎn)業(yè)年均增速達(dá)到30%。相比之下，中國(guó)對(duì)磁材料的應(yīng)用研究卻較為落后，下游產(chǎn)業(yè)未能同步壯大，制約了稀土資源發(fā)揮更大價(jià)值。
在此次磁科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇上，與會(huì)代表重點(diǎn)對(duì)磁性材料在制造業(yè)中的應(yīng)用短板展開探討，希望為“中國(guó)制造”帶來改變。
國(guó)家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會(huì)主任、中國(guó)工程院院士干勇表示，每一種新材料的大規(guī)模應(yīng)用，都將給制造業(yè)帶來革命性改變。“磁性材料通過‘永磁場(chǎng)’實(shí)現(xiàn)能量的無接觸轉(zhuǎn)換或傳遞，具有無連接、安全、高效等特點(diǎn)，有望成為中國(guó)下一個(gè)創(chuàng)新熱點(diǎn)。”干勇說。
目前，磁技術(shù)在航空航天、冶金、化工、機(jī)械等領(lǐng)域已獲得小范圍應(yīng)用，未來在發(fā)電機(jī)、新能源汽車、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、清潔能源等新興制造領(lǐng)域仍有著廣泛的應(yīng)用前景。
干勇介紹，目前新型的機(jī)器人，僅面部表情一項(xiàng)功能，就需要用24個(gè)超小型、高能量密度的稀土永磁伺服電機(jī)完成，高端汽車中的稀土新材料部件高達(dá)100件以上。
磁性設(shè)備的大規(guī)模使用，將在節(jié)能減排、綠色生產(chǎn)等方面為中國(guó)工業(yè)做出貢獻(xiàn)。以傳動(dòng)領(lǐng)域?yàn)槔壳爸袊?guó)風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)等通用設(shè)備耗電約占工業(yè)用電量的40%以上。據(jù)干勇測(cè)算，如果改用磁力傳動(dòng)，電機(jī)與各種負(fù)載之間不需要傳動(dòng)軸連接，隔空就能驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，設(shè)備的系統(tǒng)運(yùn)行效率平均可提高20%-40%，每年可節(jié)省相當(dāng)于3個(gè)三峽電站的發(fā)電量。
節(jié)能是這個(gè)時(shí)代發(fā)展的主題，處于這個(gè)時(shí)代不論是選購(gòu)何種產(chǎn)品，都會(huì)將節(jié)能作為一個(gè)參照值。
永磁空氣壓縮機(jī)(主要是以永磁變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣壓縮機(jī))就將空壓機(jī)帶入了新的節(jié)能時(shí)代，同時(shí)也成為空氣壓縮機(jī)市場(chǎng)的熱點(diǎn)。近年來，永磁變頻空氣壓縮機(jī)市場(chǎng)火熱，已經(jīng)多年翻番增長(zhǎng)。未來幾年，永磁變頻空氣壓縮機(jī)的熱度不會(huì)消減，反而會(huì)隨著能源與環(huán)保形勢(shì)的加劇而提高。因此，接下來，在行業(yè)已開始回歸技術(shù)、關(guān)注創(chuàng)新的情況下，永磁變頻將仍然是發(fā)展的重中之重。
磁性設(shè)備與技術(shù)在空氣壓縮機(jī)上的應(yīng)用除了采用永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)之外，還可以直接利用磁浮軸承的特性制造磁浮空氣壓縮機(jī)。
在傳統(tǒng)的空氣壓縮機(jī)中，機(jī)械軸承是必需的部件，并且需要有潤(rùn)滑油以及潤(rùn)滑油循環(huán)系統(tǒng)來保證機(jī)械軸承的工作。在所有燒毀的空氣壓縮機(jī)中，實(shí)際上有90%是由于潤(rùn)滑的失效而引起的。而機(jī)械軸承不僅會(huì)產(chǎn)生磨擦損失，潤(rùn)滑油隨壓縮空氣進(jìn)入到冷卻器中，還會(huì)影響壓縮空氣品質(zhì)效率，并且過多的潤(rùn)滑油存在于系統(tǒng)中對(duì)運(yùn)行成本也會(huì)帶來很大的影響。但是，機(jī)械軸承在空氣壓縮機(jī)中又是不得不有的東西。
磁懸浮軸承是一種利用磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子懸浮起來，從而在旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械接觸，不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨擦，不再需要機(jī)械軸承以及機(jī)械軸承所必需的潤(rùn)滑系統(tǒng)。
磁懸浮軸承和高速永磁同步電機(jī)結(jié)合，除了應(yīng)用于天然氣空氣壓縮機(jī)和渦輪膨脹機(jī)，還可以用于空氣和制冷離心空氣壓縮機(jī)。其主要優(yōu)點(diǎn)是降低能耗。此外，取消了潤(rùn)滑油系統(tǒng)，避免了搬運(yùn)和回收處理制冷劑-飽和潤(rùn)滑油的混合液。無接觸的磁懸浮軸承和高速電機(jī)可以明顯降低噪聲。相同的高能效方案還可以用于離心風(fēng)機(jī)和離心空氣空氣壓縮機(jī)上。
磁浮軸承的集大成者——SKF的子公司S2M公司的主要業(yè)務(wù)就是磁懸浮軸承，用于大型天然氣離心空氣壓縮機(jī)或膨脹機(jī)，替代傳統(tǒng)的液壓動(dòng)力油潤(rùn)滑軸承。
目前，國(guó)內(nèi)也已有應(yīng)用實(shí)例。2017年三月份，斯凱孚同法國(guó)透平膨脹機(jī)制造商Cryostar公司簽訂協(xié)議，為其提供SKF
S2M磁浮軸承。根據(jù)該協(xié)議，SKF
S2M磁浮軸承將被用于Cryostar提供給陜西延長(zhǎng)石油延安能源化工有限公司，安裝在位于陜西的乙烯和丙烯工廠的MCT200無油潤(rùn)滑透平膨脹機(jī)上，直接聯(lián)接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)空氣壓縮機(jī)的葉輪。相比容易受潤(rùn)滑油污染的一般工藝設(shè)備，無油潤(rùn)滑技術(shù)提高了設(shè)備的安全性，并在低溫工藝方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
鑒于以上多重優(yōu)勢(shì)，磁浮空氣壓縮機(jī)是未來行業(yè)需要重點(diǎn)關(guān)注和發(fā)展的一個(gè)方向。
同時(shí)，磁科技在民用品領(lǐng)域也有廣闊應(yīng)用空間。在網(wǎng)購(gòu)平臺(tái)上，類似磁懸浮地球儀、磁力片積木等產(chǎn)品并不少見。
政府也已意識(shí)到磁科技的價(jià)值。2017年1月，國(guó)家工信部、發(fā)改委、科技部、財(cái)政部聯(lián)合下發(fā)《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》，其中明確指出，加快實(shí)現(xiàn)稀土磁性材料及應(yīng)用器件產(chǎn)業(yè)化，大力發(fā)展稀土永磁節(jié)能電機(jī)及配套稀土永磁材料，推進(jìn)其在節(jié)能環(huán)保重點(diǎn)項(xiàng)目中的應(yīng)用。
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