国内外磁悬浮轴承研究现状分析

2013-12-05 03:21

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导读：国内外磁悬浮轴承研究现状分析，麦克维尔空调公司在美国正式向全球发布了世界上第一台采用磁悬浮离心式压缩机150t水冷式冷水机组WFC,并顺利通过美国制冷空调与供暖协会认证,作为世界领先水平的磁悬浮空调,能达到67dB的超低运行噪声,而且不断推出性能优越的磁悬浮新产品。2013年,麦克维尔将正式向中国及亚太地区发布其第二代磁悬浮机组。

1国外研究应用现状
目前在国外研究比较活跃的科研院校有瑞士联邦理工学院、美国维吉尼亚大学、美国的NASA、马里兰大学、日本东京大学和千叶大学等。在企业方面,西方国家已有几十家公司在生产与磁悬浮轴承相关的产品,并且已经有公司进军中国市场,在制造磁悬浮轴承产品方面,国外主要有瑞士的Mecos、法国的S2M公司(已被瑞典的SKF公司收购)和IBAG公司、以及CALNETIX公司、加拿大的RE-VOLVE公司、芬兰ABS公司、德国的LEVITEC公司、日本的精工、俄罗斯的OKBM公司等。已有超过几十万台电磁悬浮轴承成功地应用在了水泵、风机、压缩机等300多个领域,并且仍在不断探索中。具有23年磁悬浮轴承设计历史的Mecos公司,其最新发布的透平机系列产品技术指标如下:透平二氧化碳空气循环鼓风机,轴承直径48mm,转子质量3.6kg,转速54000r/min,电机功率12kW。透平发电机,轴承直径110mm,转子质量110kg,转速32000r/min,电机功率450kW。透平增压菜,转速24000r/min,电机功率800W。透平分子泵,转速为24000-50000r/min,转子功率达到1400kWt3]0SKF公司认为磁浮轴承可达到更高的圆周速度,并在天然气处理流程中直接运行,是更简单、更紧凑、无干气密封的整合型压缩机设计的理想技术之选。所以已有超过700个涡轮机磁悬浮轴承在天然气的上游、中游和下游中使用。在2011年,TA-T0IL公司与SKF签署世界首台海底天然气磁悬浮压缩机的合同,旨在使位于北海的Asgard气田海底压缩站在2014年投人运行,之后将从气田里提取更多的天然气。市场上超过12000个的涡轮分子真空泵(主要用于半导体工业)现在使用的是SKF提供的磁悬浮轴承系统组件[4]。而日本著名的日立公司早在1991年就与S2M合作,并与1992年生产制造了第一台磁悬浮离心压缩机。

芬兰ABS公司的HST高速磁悬浮离心鼓风机,主要用于污水处理厂和工业低压工艺。性能范围:流量700-10000m3/h;升压范围:40~125kPa,其最新推出的也是最先进的HST40现在流量可达16000m3/h,而且压力可变。它的优势体现在其效率,比目前市场上其它鼓风机相比可高出10%。而日本川崎HST高速磁悬浮离心鼓风机有2500、6000、9000三个系列。其性能范围:流量:800~10600mVh;升压范围:40~130kPa。2003年1月,麦克维尔空调公司在美国正式向全球发布了世界上第一台采用磁悬浮离心式压缩机150t水冷式冷水机组WFC,并顺利通过美国制冷空调与供暖协会认证,作为世界领先水平的磁悬浮空调,能达到67dB的超低运行噪声,而且不断推出性能优越的磁悬浮新产品。2013年,麦克维尔将正式向中国及亚太地区发布其第二代磁悬浮机组。

2011年,美国江森自控正式在中国市场推出YMC2磁悬浮变频离心式冷水机组。YMC2的制冷量为700~1400kW,它集合了江森自控的最先进的核心技术YMC2可以显著提高机组的满负荷和部分负荷效率,比常规离心式机组提高10%以上,实现卓越的全天候运行效率。江森自控约克在磁悬浮离心机领域也是目前市场中唯一能够做到3500kW的企业。综上所述,国外磁悬浮轴承在风机和栗类设备上技术比较成熟和先进,产业化成熟,工艺也比较完善,取得了在多个领域的大量应用实践经验。
2国内研究应用现状
我国在磁悬浮轴承相关领域的研究工作起步较晚,进展较缓慢,远远落后于国外。不过相关研究一直在高校和企业中开展,并在理论分析方面取得了许多研究成果,产品应用则刚刚起步。2005年8月,第一届中国磁悬浮轴承学术会议在北京顺利召开,2010年8月第12届国际磁悬浮轴承学术会议由武汉理工大学、西安交通大学举办,汇集了国内外各家磁悬浮轴承研究单位的近期研究成果和相关学科方面研究的最新进展、动向等,对推动我国相关先进技术进步有着重要的意义。
西安交通大学磁悬浮技术科研人员认为,基于国内这些年的理论准备和研究积累,磁悬浮轴承的技术发展不存在实质性的困难?。同时我国掌握了有关磁悬浮轴承的许多关键技术,很多都是国际上的首创,并且被国际上其他相关单位采用。清华大学作为我国最早从事磁悬浮轴承研究的单位之一,其磁浮轴承研究巳基本脱离了实验室阶段,2004年,赵鸿宾教授所在的机电与控制实验室实现了数控高速磁轴承转速近50000r/min,回转精度1这些成绩在国内均属首创,并且自行研制的磁悬浮轴承已经被应用在WMW高温气冷堆氨气透平发电项目上。该透平压缩机的功率可以达到2500kW,其工作转速为15000r/min[9]。2008年,清华大学与浙江飞旋科技有限公司合作研发的基于交叉反馈控制的FS450型分子泵磁悬浮轴承是我国第一个成功应用于磁悬浮轴承技术的产品。这一技术的突破结束了国外的长期垄断,是继法国、德国、美国、加拿大等少数发达国家之后,我国也成为拥有自主知识产权的磁悬浮轴承制造技术的国家。

南京航空航天大学是目前国内磁悬浮轴承研究领域中较活跃的单位之一,也是国内电磁悬浮领域中研究成果较多的高校。2009年,由该校徐龙祥教授团队研发、南京磁谷科技有限公司生产的国内第一台自主知识产权的磁悬浮鼓风机,额定转速40000r/min,额定功率70kW,额定流量40m3/miii,额定升压60kPa,在污水处理厂成功连续运行,被科技部和环保部列入国家重点新产品计划项目。并于2010下半年并投入量产,其产品不仅可节能15%、降耗80%以上,而且价格也远远低于国外同类产品。

山东大学磁悬浮轴承工程技术研究中心与中国医学科学院阜外心血管病医院合作,经过一年的攻关,2009年成功研制出国内首台轴流式可控磁悬浮人工心脏栗样机,解决了轴流式磁悬浮人工心脏泵开发研究中的基础难题[12]。由此大大延长了起搏器的寿命,同时对病人的寿命延长也是功不可没。企业方面,2006年,中国第一台磁悬浮中央空调在海尔问世。其磁悬浮中央空调巳经成功地在多个建筑和工程项目上通过了长期稳定的运行考验，如:深圳招商地产总部办公大楼、河南南阳龙鑫国际大酒店、洛阳凯芙建国酒店、世茂集团北京世茂工三期项目、北京地铁房山线、香港北大屿山医院等。
2009年,海尔研发出第二代磁悬浮离心机组;2010年底,海尔研发出中国第一台风冷磁悬浮机组;2011年,水源热泵磁悬浮在海尔问世。2012年5月18日,海尔中央空调在青岛举行了磁悬浮变频离心机应用交流会并成立.国内首个磁悬浮变频离心机专家顾问委员会,海尔显然成为了这场中央空调产业应用新革命浪潮的主导者。