摘要 永磁搅拌机(又称永磁潜水搅拌机、永磁节能潜水搅拌机),是指采用三相永磁同步电动机(LSPM) 驱动的潜水推流式搅拌机。其核心特征在于电机转子采用稀土永磁材料励磁,取代了传统异步电机的励磁绕组,从而实现更高的能量转换效率和功率因数。

一、产品定义

永磁搅拌机(又称永磁潜水搅拌机、永磁节能潜水搅拌机),是指采用三相永磁同步电动机(LSPM) 驱动的潜水推流式搅拌机。其核心特征在于电机转子采用稀土永磁材料励磁,取代了传统异步电机的励磁绕组,从而实现更高的能量转换效率和功率因数

永磁搅拌机将永磁同步电机技术与传统潜水搅拌机深度融合,通过高效能量转换实现国家规定的一级或二级能效标准(依据GB 37485-2019)。相比传统异步电机搅拌机,永磁搅拌机可节能15%~30%,单台设备年节约电量最高可达30000度以上

永磁搅拌机广泛应用于市政污水处理、工业废水处理、景观水环境治理等领域,是污水处理厂节能改造和新建项目的优选设备

二、工作原理

2.1 基本工作原理

永磁搅拌机由永磁同步电机驱动叶轮旋转,产生旋向射流和轴向推流,利用射流表面的剪切力进行混合,使流场外的液体通过摩擦产生搅拌作用。叶轮的高速旋转带动周围水体形成涡流,增强水体的湍流程度,实现水体的有效混合

2.2 永磁同步电机工作原理

永磁搅拌机采用稀土永磁同步电动机,其工作原理与传统异步电机有本质区别:

对比项目永磁同步电机(永磁机型)传统异步电机(普通机型)
磁场来源永磁体励磁,无需励磁线圈励磁绕组产生感应磁场
转子损耗无转子电阻损耗存在转子铜损
无功电流定子绕组中几乎不存在无功电流存在较大的无功电流
功率因数≥0.95(可达0.999)0.61~0.79
电机效率88%~95%72%~81%
温升特性温升极低,寿命长温升较高
能效等级一级/二级(IE4/IE3)三级或以下

2.3 节能原理

永磁搅拌机的超高效节能源于以下核心技术:

  1. 消除转子铜损:转子采用永磁体,无需励磁电流,转子绕组不存在电阻损耗

  2. 提高功率因数:定子绕组中几乎不存在无功电流,功率因数可达0.95以上

  3. 降低运行温升:损耗降低使电机运行温升极低,大幅延长设备工作寿命

  4. 智能变频调控:可配合矢量变频器实现无级调速,低负荷工况下可大幅降低能耗

三、产品分类

3.1 按能效等级分类(GB 37485-2019)

能效等级性能要求适用场景国际对标
1级能效能效最高,比功率最低新建污水厂、绿色标杆项目IE4超高效
2级能效节能评价值提标改造、常规新建项目IE3
3级能效能效限定值(最低门槛)淘汰类,禁止新购

3.2 按功能系列分类

分类功能特点典型应用
混合搅拌系列中高转速、较小叶轮厌氧池、缺氧池、调节池
低速推流系列低转速、大直径叶轮氧化沟、好氧池

3.3 按电机类型分类

分类电机类型能效等级代表系列
永磁超高效型稀土永磁同步电机(LSPM)1级/2级(IE4/IE3)QJBE、GQJB
永磁高效型永磁同步电机2级(IE3)QJBE

3.4 按驱动方式分类

分类驱动方式特点
直联式(永磁机型主流)电机同轴直联叶轮零传动损耗、效率最高
减速机式电机经减速装置驱动存在传动损耗

四、型号命名规则

4.1 QJBE系列命名规则(南京蓝奥)

QJBE [功率] / [极数] - [叶轮直径] / [叶片数] – [转速] [材质代码]

各字段含义如下

字段含义示例
QJBE永磁潜水搅拌机(推流器)的拼音缩写QJBE
功率电机功率(kW)1.5、2.5、3、4、5、7.5
极数电机极数6极、8极、12极
叶轮直径叶轮直径(mm)400、620
叶片数叶桨片数2片/3片
转速叶轮转速(r/min)500、750、1000
材质代码S:不锈钢;C:铸铁S

型号示例解析:

QJBE2.5/8-400/3-750S

字段数值含义
QJBE永磁潜水搅拌机
2.5功率电机功率2.5kW
8极数8极电机
400叶轮直径叶轮直径400mm
3叶片数3片叶桨
750转速转速750r/min
S材质不锈钢叶轮

4.2 YQB系列命名规则(JB/T 14105-2020标准)

根据JB/T 14105-2020《永磁电机潜水搅拌机》标准,型号表示方法如下

YQB [功率] / [极数] [叶轮直径] / [叶片数] - [转速]

型号示例:

YQB4/6-400/3-1000

字段数值含义
YQB永磁电机潜水搅拌机
4功率电动机额定功率4kW
6极数电动机极数6极
400叶轮直径叶轮旋转直径400mm
3叶片数叶片数量3个
1000转速叶轮转速1000r/min

4.3 GQJB系列命名规则

字段含义示例
GQJB永磁潜水搅拌机缩写GQJB
功率电机额定功率(kW)2.5
极数电机极数8
叶轮直径叶轮公称直径(mm)400
叶片数叶片数3
转速叶轮额定转速(r/min)740
材质代码C:铸铁;S:不锈钢C/S

五、结构组成

永磁搅拌机由以下核心组件构成

序号组成部分材质/规格要求功能说明
1永磁同步电机稀土永磁材料,F级绝缘,IP68防护核心动力单元,效率≥88%~95%,功率因数≥0.95
2同轴直联机构机电一体化直联同轴结构零传动损耗,无齿轮箱、无皮带传动
3叶轮(叶桨)不锈钢或聚氨酯,自洁式设计后掠式叶片,具有自洁功能,防杂物缠绕堵塞
4机械密封碳化钨/碳化硅摩擦副,双重密封防止液体渗入电机
5安装系统导杆、支架、起吊机构快速安装和提升
6电气控制系统含泄漏检测、过热保护保障电机安全运行
7电缆YZW型橡套软电缆水下供电与信号传输

结构特点:

  • 电机绕组绝缘等级为F级,防护等级为IP68,能够在水下长期稳定运行

  • 永磁电机转子采用稀土永磁材料,无励磁绕组,损耗极低

  • 叶轮端设计有两道独立的机械密封,有效防止电机进水

  • 采用机电一体化直联同轴结构,无齿轮箱与皮带,从根本上降低了传动损耗与故障概率

  • 整机震动小、运行平稳,故障率低于传统立式搅拌设备

  • 采用一次性润滑免维护进口轴承,设计使用寿命可达8000小时

六、核心技术参数(全系列范围)

6.1 电机性能参数范围(永磁机型)

参数项目范围备注
电机效率(1.5kW)≥88.88%永磁同步电机
电机效率(2.5kW)≥90.67%永磁同步电机
电机效率(3kW)≥91.23%永磁同步电机
电机效率(4kW)≥90.62%~91.35%永磁同步电机
电机效率(5kW)≥91.22%永磁同步电机
功率因数0.975~0.999远高于异步电机
能效等级1级/IE4 或 2级/IE3
绝缘等级F级
防护等级IP68

6.2 整机技术参数范围

参数项目范围备注
配用功率0.85~22kW
叶轮直径260~620mm
叶轮转速180~1000r/min
轴向推力840~2520N视型号而定
防护等级IP68
绝缘等级F级
潜水深度≤20m
介质温度0~40℃
pH值范围5~9
介质密度≤1150kg/m³
工作制式连续工作制(S1)

6.3 永磁机型 vs 普通机型性能对比

对比项目永磁机型(QJBE)普通异步机型(QJB)提升幅度
电机效率(1.5kW)88.88%72.70%+16.18个百分点
电机效率(2.5kW)90.67%75.30%+15.37个百分点
电机效率(3kW)91.23%77.00%+14.23个百分点
电机效率(4kW/6极)91.35%81.40%+9.95个百分点
电机效率(5kW)91.22%79.90%+11.32个百分点
功率因数0.975~0.9990.611~0.787提升约30%~60%
额定电流(1.5kW)2.56A5.4A降低约53%
额定电流(2.5kW)4.25A9A降低约53%
额定电流(3kW)5.07A10A降低约49%
额定电流(4kW/6极)6.63A12A降低约45%
额定电流(5kW)8.42A18.2A降低约54%
综合节能节能15%~30%显著
年节约电量单台最高30000多度

七、常用主流型号规格表

QJBE系列(永磁超高效型)常用型号

型号功率(kW)叶轮直径(mm)转速(r/min)轴向推力(N)电机效率(%)功率因数额定电流(A)能效等级
QJBE1.5/8-400/3-750S1.540075084088.880.9922.562级/IE3
QJBE2.5/8-400/3-750S2.5400750112090.670.9754.251级/IE4
QJBE3/8-400/3-750S3.0400750119091.230.9865.071级/IE4
QJBE4/6-400/3-1000S4.04001000168091.350.9976.631级/IE4
QJBE4/12-620/3-500S4.0620500154090.620.9996.712级/IE3
QJBE5/12-620/3-500S5.0620500252091.220.9988.421级/IE4
QJBE7.5/12-620/3-500S7.56205001级/IE4

QJBE系列与普通QJB系列同功率对比表

功率(kW)永磁型号(QJBE)普通型号(QJB)电机效率提升电流降低能效等级
1.5QJBE1.5/8-400/3-750SQJB1.5/8-400/3-740S+16.18%-53%2级/IE3
2.5QJBE2.5/8-400/3-750SQJB2.5/8-400/3-740S+15.37%-53%1级/IE4
3.0QJBE3/8-400/3-750SQJB3/8-400/3-740S+14.23%-49%1级/IE4
4.0QJBE4/6-400/3-1000SQJB4/6-400/3-980S+9.95%-45%1级/IE4
4.0QJBE4/12-620/3-500SQJB4/12-620/3-480S+13.42%-52%2级/IE3
5.0QJBE5/12-620/3-500SQJB5/12-620/3-480S+11.32%-54%1级/IE4

八、选型指南

8.1 选型流程

步骤内容说明
第一步确定用途明确是混合搅拌还是推流循环
第二步分析池体参数池型、尺寸(长×宽×深)、水深
第三步分析介质参数温度、pH值、粘度、密度、固体物含量等
第四步确定能效等级要求新建项目建议选1级,提标改造可选2级
第五步计算所需功率根据池体容积和所需流速计算
第六步选择型号选用满足要求且能效等级达标的永磁机型

8.2 选型参考表

池体规模推荐功率推荐叶轮直径推荐转速推荐型号示例
小型池(<100m³)0.75~1.5kW260mm740r/minQJBE1.5/8-400/3-750S
中型池(100~500m³)2.2~3kW400mm750r/minQJBE2.5/8-400/3-750S
大型池(>500m³)4~5kW400~620mm500~1000r/minQJBE4/6-400/3-1000S

8.3 能效等级选型建议

项目类型推荐能效等级推荐系列理由
新建污水厂1级能效(IE4)QJBE(1级)政策强制要求,长期节能收益最高
提标改造项目1级/2级能效QJBE节能15%~30%,3~5年收回差价
高能耗管控项目1级能效(IE4)QJBE(1级)单台年节电最高30000度以上

8.4 选型注意事项

  1. 认准能效标识:正规产品会张贴统一的中国能效标识,标注等级与效率值

  2. 核对能效参数:不要仅看电机功率,重点关注有效推力与单位推力能耗

  3. 适配工况:腐蚀性污水优先选用316L不锈钢材质的永磁设备

  4. 投资回报评估:1级能效产品初始采购价略高,但3~5年可通过节能收回差价

  5. 池型影响:圆形池、跑道型池可减少10%功率,方形池、长方形池则需增加10%功率

九、应用场景

9.1 主要应用领域

应用领域具体场景功能作用永磁优势
市政污水处理沉淀池、曝气池、厌氧池防止污泥沉淀,促进污水与回流液混合长期连续运行,节能效益最大化

缺氧池、好氧池搅拌混合、推流循环配合曝气系统综合节能显著

氧化沟推流、循环低转速大推力,能耗最优
工业废水处理化工、制药、造纸等行业混合和搅拌含有悬浮物的液体高悬浮物高粘度介质下节能优势突出
环境治理景观水环境创建水流,改善水体质量,增加含氧量低噪音,适合景观水体
市政工程水循环和硝化、脱氮、除磷等工艺创建水流,加强搅拌功能满足工艺要求的同时大幅节能

9.2 适用条件

永磁搅拌机可在以下条件下正常连续运行

条件参数要求
最高介质温度0~40℃
介质pH值5~9
介质密度≤1150kg/m³
潜水深度≤20m
工作制式连续工作制(S1)

十、安装方式

10.1 安装系统类型

安装方式特点适用条件
安装系统Ⅰ(导杆式)通过方钢导杆、顶部固定件、底部固定件组成池深H<4m
安装系统Ⅱ(钢丝绳导向)用导向钢绳替代导杆,运输方便池深H>4m
池底/池壁/悬吊安装配套固定式支座、自动耦合装置特殊池型

10.2 安装要点

序号安装要点技术要求
1导杆垂直度导杆或导向钢丝应与水平垂直,可采用铅锤校正
2支架固定支撑架和下托架与池的连接面均采用膨胀螺栓固定,无需预留孔
3提升装置配套手摇绞车或手拉葫芦、钢丝绳或吊链
4角度调节在水平面内可绕导杆旋转±60°
5深度调节潜水深度可垂直方向调节
6免排水安装无需排空池体、无需大规模土建改造

十一、维护保养

11.1 日常巡检(每日或每次运行前)

检查项目内容要点
运行状态听是否有异常噪音(如金属摩擦、撞击声),正常应为平稳水流声
振动情况观察振动是否过大,严重振动可能预示叶轮问题
电缆外观检查电缆有无破损、老化
油室油位观察油位是否正常,油质是否乳化

11.2 定期维护保养周期

维护项目周期具体要求
润滑油更换每6个月一次32#机械油
油质检查每6个月若发现油室进水(润滑油浑浊),需立即更换密封件
机械密封检查定期机械密封是防水的关键部件
叶轮清理定期清理叶轮附着物(如藻类、纤维等)

11.3 永磁机型维护优势

维护优势说明
无齿轮箱维护机电一体化直联同轴结构,无齿轮箱、无皮带传动
更低故障率整机震动小、运行平稳,故障率低于传统设备
长寿命轴承采用一次性润滑免维护进口轴承,设计使用寿命8000小时
智能监测标配油室泄漏传感器及绕组过热保护

十二、常见故障与解决方案

故障现象可能原因解决方案
无法启动电源故障、电缆破损、控制开关故障排查供电、检查电缆连接
电流过高负载过大、叶轮缠绕杂物、机械故障清理叶轮缠绕物、检查机械部件
运行异响叶轮卡阻异物、轴承损坏清理异物、更换轴承
振动过大叶轮不平衡、安装不牢固检查叶轮平衡、紧固安装
叶轮被缠绕纤维、绳索等异物缠绕切断电源,将设备提升清理
电机过热叶轮缠绕过载、密封损坏进水清理缠绕物、检查绝缘电阻
电机绝缘损坏电缆破损进水更换电缆或电机
漏电保护跳闸机械密封损坏导致进水更换机械密封
搅拌效果差叶轮损坏或堵塞、电机转向错误检查叶轮、调整转向

十三、质量标准与认证

13.1 现行标准

标准编号标准名称发布单位状态
JB/T 14105-2020永磁电机潜水搅拌机工信部现行
GB 37485-2019污水处理用潜水推流式搅拌机能效限定值及能效等级国家标准委现行
GB 30253-2013永磁同步电动机能效限定值及能效等级国家标准委现行
GB/T 33566潜水推流式搅拌机国家标准委现行
GB/T 27744超高效三相永磁同步电动机技术条件国家标准委现行

13.2 永磁搅拌机技术要求

要求项目技术指标
电机能效效率≥85%(GB30253-2013)
功率因数≥0.92
防护等级IP68(持续浸水≥20m深度)
绝缘等级≥F级
轴向推力偏差≤±10%(CJ/T109-2007)
噪声控制≤75dB(A)(距设备1m处)
密封气压试验0.2MPa保压5分钟无泄漏
工作制式连续工作制(S1)
安装方式卧式安装

13.3 认证要求

认证类型适用场景标准依据
中国能效标识所有永磁产品GB 37485-2019
中国节能产品认证节能要求场合
CE认证(EMC+LVD)出口欧盟
IP68防护认证水下使用IEC 60529
第三方检测报告质量验证CMA/CNAS

十四、技术趋势

14.1 主要发展趋势

趋势方向具体内容技术优势
永磁直驱技术普及永磁电机与负载直接耦合消除中间传动损耗,实测节能达25%以上
一级能效成为标配新建项目强制要求1级能效政策驱动,市场刚需
智能变频控制矢量变频、PLC联动、远程管控低负荷降速,按需供能
防缠绕技术升级带切割功能的永磁搅拌机彻底杜绝机械密封缠绕
交替极永磁电机新型永磁电机设计方法大幅提高电机效率及功率因数
模块化与轻量化体积缩小、快拆结构维护便捷,安装成本降低

14.2 技术演进方向

  1. 永磁直驱技术全面普及:高能效永磁直驱产品逐步替代传统定速异步机型,JB/T 14105-2020标准的出台标志着行业从粗放式发展向高技术、高标准、高质量发展阶段跨越

  2. 一级能效强制化:随着“双碳”目标深入推进,一级能效永磁搅拌机将逐步成为新建污水厂的强制要求

  3. 防缠绕技术创新:带有切割功能的高效永磁潜水搅拌机,可对进入叶轮与机械密封座空腔内的纤维类物质进行快速反复切割

  4. 智能自适应控制:通过传感器实时监测水质参数,自动调节运行转速,在低负荷时段自动降速节能

  5. 永磁电机技术迭代:交替极永磁电机设计方法的提出,大幅提高了电机效率及功率因数

十五、生产厂家——南京蓝奥环保设备有限公司

15.1 公司简介

南京蓝奥环保设备有限公司前身为南京制泵集团电机厂,是一家集研发、生产、销售、运维于一体的国家高新技术企业。公司坐落于南京市六合区经济开发区,自有60亩现代化生产厂区。现有员工260余人,高级工程师及专业技术研发人员配置充足

公司累计服务全国5000余家客户,长期与中建水务、中建二局、中建八局、中铁十二局、长江三峡集团、光大水务、陕西煤业、牧原集团等大型央企、国企及行业头部企业保持合作

公司拥有实用新型专利——一种热处理专用立式永磁潜水搅拌装置(专利号:ZL201920153064.3),与中建水务环保有限公司共同持有

15.2 核心产品体系

产品系列产品名称主要用途
QJBE系列超高效永磁潜水搅拌机一级/二级能效,市政及工业污水处理
QJB系列潜水搅拌机(0.75kW-22kW)各类污水处理池搅拌混合
推流式系列推流式潜水搅拌机氧化沟、好氧池推流循环
双曲面系列双曲面潜水搅拌机混凝池、调节池、厌氧池
其他污泥回流泵、排污泵、格栅除污机、刮吸泥机等污水处理全流程设备

15.3 永磁产品特点(南京蓝奥)

特点说明
双国标认证同时满足GB 37485-2019与GB 30253-2013能效要求
自主研发永磁电机具有知识产权的超高效率潜水搅拌机专用永磁节能电机
超高效率电机效率可达90%以上
超高功率因数功率因数≥0.975,远超传统异步电机
低额定电流较同功率普通机型降低约50%
机电一体化直联无齿轮箱、无皮带传动,传动零损耗
智能变频适配标配变频控制接口,支持按需调速
综合节能节能效果显著,单台年节电最高30000度以上

15.4 永磁标杆型号

型号功率能效等级电机效率功率因数额定电流核心优势
QJBE2.5/8-400/3-750S2.5kW1级/IE490.67%0.9754.25A相比普通机型电流降低53%
QJBE3/8-400/3-750S3.0kW1级/IE491.23%0.9865.07A相比普通机型电流降低49%
QJBE4/6-400/3-1000S4.0kW1级/IE491.35%0.9976.63A最高效率机型之一
QJBE5/12-620/3-500S5.0kW1级/IE491.22%0.9988.42A大推力大直径机型