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永磁调速器在电厂中的应用

发布日期:2018-6-14 17:39:07

  永磁调速器在电厂中被应用在风机、泵等机械系统中,通过永磁调速器在机械系统中的改造,有效地降低了电能的消耗,并且具有较为可靠的性能,可行性强。

  1. 永磁调速器的结构及原理

  永磁调速器由四个部件组成:永磁转子,是镶有永磁体的铝盘,与负载轴相连;导体转子,为导体磁盘,与电机轴相连接;气隙执行结构,为调整磁盘与导磁盘之间气隙的结构;还有转轴连接壳与紧缩盘,以紧缩盘装置与电机及负载轴相连接。导体转子与电动机转速一致, 在运行过程中保持不变。通过调节气隙可以实现负载轴上的输出转矩变化,从而实现负载转速变化。当导体转子旋转时,导体转子与永磁转子产生相对运动,磁场通过气隙在导体转子上产生感应电流,使导体转子在磁场中受到力的作用,在反作用力的作用下永磁转子沿着与导体转子相同的方向旋转,结果在负载轴上产生扭矩,从而带动负载做旋转运动。因此通过调节气隙可以获得可调整的、可控制的、可重复的负载转速,实现负载转速的调节。

  2. 永磁调速器的特点

  在电厂的变频器使用中,高压变频器是传统的机械系统。与高压变频器相比较,永磁调速器具有以下特点:在运作的基本原理上,高压变频器采用复杂的电路拓扑将数以万计的电力电子元器件串并联, 实现对高压电机的输入频率和输人电压的改变, 从而实现电机的转速变化, 属于电气调速,而永磁调速器采用高强度的永磁转子与导体转子相互作用, 使得电机与负载没有机械连接, 通过调节气隙的大小实现负荷调速, 电机转速不变, 负荷调速属于机械调速;由于永磁调速器使电机和泵轴没有机械连接, 系统启动时相当于电机空载启动, 有效地降低了电机启动电流大的问题, 而且可以实现泵体有选择地启动和停止, 大大提高了系统的启停性能;永磁调速器的可靠性高于高压变频器;高压变频器会污染电网,产生电磁辐射,不利于环保,永磁调速器则不产生污染物,不产生谐波;高压变频器的使用寿命在5-10年,较永磁调速器的10-20年寿命短,且永磁调速器的稳定性好,调节精度高;高压变频器对温度、湿度和粉尘等环境要求较高,而永磁调速器可适应各种恶劣环境;高压变频器的维护要求较高,且费用昂贵,永磁调速器的维护工作量小,维护费用低,电动机和负载没有机械连接,使查找和修理故障变得非常简单;在隔振效果上,高压变频器的效果不如永磁调速器的效果好,永磁调速器以消除电动机和负载之间的振动传递;在部件的折损上,高压变频器易损坏电力、电容等部件,永磁调速器则不需考虑此问题;在散热的问题上,高压变频器的电机需要强制散热,而永磁调速器则对散热效果的影响要求不高;高压变频器的结构复杂且体积大,永磁调速器的结构相较而言简单且占用空间小,可以允许较大的安装对中误差,大大地简化了安装调试过程,安装方便的同时,还可方便地对现有系统进行改造或用在新建系统上,能够大大地缩短施工周期;但是永磁调速器的价格相对较高。

  3. 永磁调速器在电场中的应用

  对于风机水泵这种离心负载,其工作原理符合比例定律。即说明流量Q、压力H、功率P、扭矩T与转速n都是有一定的比例关系的。当输出流量或压力减少时,按照离心负载的相似定律,电动机功率急剧下降,减少了能源需求,从而大大地节约了能源。当然,任何一种调速装置都是有耗能的,但这种能耗量远远低于输入能耗的降低量,因此可以实现很好的节能效果。如果输出的流量降低了20%,输出的压力则降低到满负载的38%,因而能源需求会降低将近50%。节能效果显着。

  3.1 在引风机上的应用

  永磁调速器的设备的电动机轴和负载轴之间长度有一定的距离,一般情况下来讲,这个距离和长度完全可以不用在原有的设备上做任何的改动,只需要在其中制作一段专用轴联接即可,工程较简单。只需要将引风机的液力耦合装置改为永磁调速器即可。为了实现自动控制,可将原用来调节液力耦合器开度的控制信号直接接到永磁调速设备上,形成就地PLC 控制系统,并和DCS 接口,完成远操和自动控制功能。目前机组运行时,引风机入口挡板全开,运行工况变化时,由液力耦合器进行调节,有一定的节能效果。但是在整个机械系统中,液力耦合器在运行时会出现震动问题,且耦合器本身结构复杂,导致在维护的时候有一定程度的困难。耦合器的传递效率低、传递介质发热较严重、部件易损,增加了运行成本,也没有达到节省能源的效果。

  3.2 在泵上的应用

  将高压电动机和泵体之间的刚性联轴器改为永磁调速器后,使系统设备增加了超声波液位传感器、红外温度传感器、PLC控制柜及电动执行机构、转速与温度显示和速度传感器等,还可以设置堵转?;?、高温?;ず涂赵乇;?, 并配备相应的报警信号。永磁调速器取代了原来的刚性联轴器后, 将原来的一个长轴系统变成了两个互不相连的短轴系统, 这样泵体侧的振动就不会传递到高压电机侧。

  永磁调速器在电厂泵系统的改造中,伺服机控制系统根据池中水位发出的指令, 调节永磁调速器的磁转子与铜转子之间的气隙大小, 实现对泵轴转速的调节。液位传感器将液位信号送人PLC控制柜, 并计算出当前应采用的磁隙, 将磁隙量送人电动执行机构, 达到系统自动调整转速的目的。永磁调速器还可允许电机轴和泵轴之间的安装存在5毫米的对中误差, 可有效地排除因对中不好造成的振动。这样就可以实现避免高压电机频繁启停和进出的自动平衡,且不需人工参与,延长了电机、泵体以及高压开关的寿命, 同时将显着延长轴承和密封件的寿命,另外还可以大大减小长轴系统对振动的放大效应。

  4. 结语

  永磁调速器有效地解决了系统负载中的减震、软启动和过载?;さ任侍?。并且永磁调速器能够适应粉尘和湿度相对较大的环境,另外还有安装操作简单,占用空间小,不影响机械系统中其他部件的工作与功能的优点。永磁调速器利用在电厂的机械系统中真正地实现了电能的节约,遵循了我国节能减排的政策。

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