碳化車(chē)間永磁調(diào)速器改造論述

摘 要：工業(yè)領(lǐng)域中，通常在電動(dòng)機(jī)等原動(dòng)機(jī)與離心風(fēng)機(jī)或水泵之間，安裝有轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)控制裝置。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)稀土永磁材料的研究逐漸增多，利用稀土永磁材料的性能特點(diǎn)，多種不同的永磁設(shè)備開(kāi)始出現(xiàn)并被投入使用，其中永磁調(diào)速器是一種典型的具有調(diào)速節(jié)能性能的永磁設(shè)備。永磁調(diào)速技術(shù)是近年來(lái)國(guó)際上開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)突破性新技術(shù)，是專(zhuān)門(mén)針對(duì)風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)離心負(fù)載調(diào)速節(jié)能的現(xiàn)代化技術(shù)。

關(guān)鍵詞：永磁調(diào)速器裝置；電動(dòng)執(zhí)行器；脫碳泵；節(jié)能改造

中圖分類(lèi)號(hào)：TH132.46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）15-0198-02

引 言

通過(guò)對(duì)永磁調(diào)速裝置改造后，閘閥為全開(kāi)狀態(tài)，通過(guò)遠(yuǎn)傳DCS中控直接控制永磁裝置的電動(dòng)執(zhí)行器單元，調(diào)節(jié)執(zhí)行器開(kāi)度實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電腦監(jiān)控和調(diào)節(jié)脫碳泵系統(tǒng)的運(yùn)行，大幅降低了故障率和提高了控制效率，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)并實(shí)現(xiàn)了能耗的降低。

1 研究背景

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中工作人員需要根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷的具體情況，經(jīng)常使用出口閥門(mén)調(diào)節(jié)泵的出口流量，一方面長(zhǎng)期以來(lái)造成出口閥密封面劇烈沖刷導(dǎo)致閥門(mén)經(jīng)常被損壞，經(jīng)常停機(jī)檢修，影響生產(chǎn)產(chǎn)量和增加工作維護(hù)量；另一方面由于采用閥門(mén)強(qiáng)制節(jié)流造成管道憋壓形成壓差勢(shì)能，造成一定能耗的浪費(fèi)。一旦閥門(mén)出現(xiàn)故障損壞，由于出口閥與系統(tǒng)相連無(wú)法停車(chē)更換，威脅正常生產(chǎn)，特別在系統(tǒng)跳車(chē)時(shí)化工液體倒流入系統(tǒng)竄氣更容易造成重大安全事故，存在嚴(yán)重的安全隱患。另外，由于該系統(tǒng)中，電機(jī)與脫碳泵為聯(lián)軸器剛性直聯(lián)，開(kāi)機(jī)時(shí)為滿負(fù)荷啟動(dòng)，啟動(dòng)電流大，對(duì)供電電網(wǎng)沖擊較大，每次啟動(dòng)時(shí)電網(wǎng)都面臨著風(fēng)險(xiǎn)。綜上所述，鑒于目前的安全運(yùn)行和降低能耗要求，急需一個(gè)可靠的技術(shù)方案來(lái)解決系統(tǒng)中存在的問(wèn)題。

2 改造內(nèi)容、技術(shù)原理與特點(diǎn)

永磁調(diào)速器裝置是透過(guò)氣隙傳遞轉(zhuǎn)矩的革命性傳動(dòng)設(shè)備，電機(jī)與負(fù)載設(shè)備轉(zhuǎn)軸之間無(wú)需機(jī)械連結(jié)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)導(dǎo)體轉(zhuǎn)子在裝有強(qiáng)力稀土磁鐵的轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)中切割磁力線，因而在導(dǎo)體轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生渦電流（Eddy-Current），該渦電流在導(dǎo)體轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生反感磁場(chǎng)，拉動(dòng)導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與永磁轉(zhuǎn)子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了電機(jī)與負(fù)載之間的轉(zhuǎn)矩傳輸。當(dāng)永磁轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子耦合面積發(fā)生改變時(shí)，感應(yīng)渦流也隨之變化，導(dǎo)致輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速均發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的調(diào)速過(guò)程。

永磁調(diào)速器裝置主要由導(dǎo)體轉(zhuǎn)子、永磁體、永磁轉(zhuǎn)子、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)四部分組成，如圖1所示。

導(dǎo)體轉(zhuǎn)子：與驅(qū)動(dòng)電機(jī)一端相連，主要用于生成渦電流，從而生成感應(yīng)磁場(chǎng)，一般采用銅合金。

永磁體：安裝于永磁盤(pán)，作為永磁調(diào)速器裝置工作時(shí)的磁場(chǎng)激勵(lì)源，一般選用釹鐵硼材料。

永磁轉(zhuǎn)子：與輸出端負(fù)載相連，其上加工有安裝槽，用于安裝并固定永磁體，用于形成閉合的磁回路并減少漏磁通。

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：用于調(diào)節(jié)導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與永磁轉(zhuǎn)子之間的氣隙大小，永磁調(diào)速器裝置的扭矩傳動(dòng)、調(diào)速功能主要通過(guò)氣隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。

將永磁調(diào)速器裝置安裝于系統(tǒng)中，永磁調(diào)速器裝置可響應(yīng)于過(guò)程信號(hào)。壓力、流量、液位、或其它過(guò)程控制信號(hào)被控制系統(tǒng)接收和處理，然后被輸送到永磁調(diào)速器裝置的執(zhí)行器。該執(zhí)行器調(diào)整氣隙，從而調(diào)整負(fù)載端速度以滿足控制要求。

流量/壓力/溫度傳感器檢測(cè)負(fù)載受控制量；通過(guò)DCS將檢測(cè)量變成4～20mA信號(hào)驅(qū)動(dòng)角度執(zhí)行機(jī)構(gòu)，推動(dòng)MED氣隙調(diào)節(jié)動(dòng)作；人機(jī)界面用于客戶設(shè)定負(fù)載端輸出量的界面；整個(gè)控制系統(tǒng)為全自動(dòng)，當(dāng)自動(dòng)系統(tǒng)故障時(shí)，可通過(guò)執(zhí)行器手動(dòng)調(diào)節(jié)；也可通過(guò)人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控或直接由中央控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控。

3 改造后的節(jié)能效果

（1）調(diào)節(jié)范圍：永磁調(diào)速可在0～98%的范圍內(nèi)對(duì)負(fù)載進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速。

（2）空載啟動(dòng)：?jiǎn)?dòng)電流沖擊小，在啟動(dòng)時(shí)將氣隙調(diào)節(jié)到最大，實(shí)現(xiàn)空載啟動(dòng)，可極大的降低電機(jī)啟電流所需時(shí)間。保證電網(wǎng)運(yùn)行安全。

（3）出口閥門(mén)無(wú)沖刷：通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速達(dá)到控制出口流量大小的目的。

（4）可靠性高，維護(hù)少：相對(duì)于液力耦合器和變頻器，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障率底，維護(hù)成本低。

（5）節(jié)能：通過(guò)調(diào)節(jié)負(fù)載轉(zhuǎn)速，提高效率，避免閥門(mén)節(jié)流造成的壓力能損失，減低電機(jī)負(fù)荷，節(jié)能效果明顯。

（6）改善操作環(huán)境：DSC控制系統(tǒng)即可完成流量調(diào)節(jié)，無(wú)需人員操作閥門(mén)，大大減少了檢修和維護(hù)工作量。

其他參數(shù)情況如表1所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

采用永磁調(diào)速裝置改造后，閘閥為全開(kāi)狀態(tài)，通過(guò)遠(yuǎn)傳DCS中控直接控制永磁裝置的電動(dòng)執(zhí)行器單元，調(diào)節(jié)執(zhí)行器開(kāi)度實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電腦監(jiān)控和調(diào)節(jié)脫碳泵系統(tǒng)的運(yùn)行，大幅降低了故障率和提高了控制效率，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)并實(shí)現(xiàn)了能耗的降低。

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收稿日期：2018-4-23