淺談磁力耦合器在焦化企業(yè)的應(yīng)用

趙曉兵

摘 要：從磁力耦合器的技術(shù)原理、改造的節(jié)能分析、實際應(yīng)用、優(yōu)劣勢和發(fā)展前景等方面，淺談磁力耦合器在焦化企業(yè)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：焦化；磁力；耦合器；節(jié)能

中圖分類號：TH137.331 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）10-0019-02

能源短缺和環(huán)境污染是人類目前共同面臨的世紀(jì)性難題。我國高壓電動機總?cè)萘吭?.5×108 kW以上的大部分為水泵類負(fù)載，這些電動機大多工作處于高能耗、低效率的狀態(tài)，其耗電量占全國總用電量的25%左右。離心式水泵的一個特點是負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，可以根據(jù)所需的流量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速按需做功，獲得很好的節(jié)電效果。目前，采用的方式多為高壓變頻和液力耦合器，磁力耦合器（永磁調(diào)速技術(shù)）一些企業(yè)中也在使用。

1 磁力耦合器技術(shù)原理

磁力耦合器技術(shù)工作原理是一端稀有金屬氧化物釹鐵硼永磁體產(chǎn)生永磁場，另一端銅導(dǎo)體在永磁場中切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)磁場，兩磁場相互嚙合形成磁鏈接，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。將磁力耦合器替代電機與水泵之間的聯(lián)軸器，安裝在電機轉(zhuǎn)軸輸出端與水泵的動力輸入端之間，并通過磁力耦合器配置的伺服執(zhí)行機構(gòu)接受來自機組DCS的信號（4～20 mA，該信號對應(yīng)水泵系統(tǒng)流程中水泵后端設(shè)備的運行工況要求），調(diào)節(jié)磁力耦合器上的磁體間隙，從而改變水泵的轉(zhuǎn)速，滿足后端工況需求；同時，反饋信號提示目前的間隙狀況，并提供給DCS，實現(xiàn)設(shè)備的全自動運行。

由于磁力耦合器技術(shù)是通過磁場傳遞電機輸出轉(zhuǎn)矩，屬于磁鏈接方式，使得電機與水泵之間有空氣間隙，沒有機械聯(lián)接。這樣的方式可以大大降低由于軸彎曲和角度偏離、不對中、熱膨脹等引起的振動。通過調(diào)節(jié)磁力耦合器的空氣間隙實現(xiàn)精確調(diào)速，并按照實際所需做功，從而避免原節(jié)流調(diào)節(jié)方式產(chǎn)生能量損耗多的問題，達(dá)到節(jié)約電能的目的。磁力耦合器結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 磁力耦合器改造的節(jié)能分析

從流體力學(xué)的原理得知，使用感應(yīng)電機驅(qū)動的水泵，軸功

當(dāng)所需流量從Q1減小到Q2時，如果采用調(diào)節(jié)閥門的辦法，管網(wǎng)阻力將會增加，管網(wǎng)特性曲線上移，系統(tǒng)的運行工況點從A點變到新的運行工況點B點運行，所需軸功率P2與面積H2×Q2成正比；如果采用調(diào)速控制方式，水泵轉(zhuǎn)速由n1下降到n2，其管網(wǎng)特性并不發(fā)生改變，但水泵的特性曲線將下移，因此其運行工況點由A點移至C點，此時所需軸功率P3與面積HB×Q2成正比。從理論上分析，所節(jié)約的軸功率Delt（P）與（H2-HB）×（C-B）的面積成正比。

在實際運行中，系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)的空間往往在考慮流量滿足的同時，還要考慮系統(tǒng)的水壓能否滿足要求，考慮減速后效率下降和調(diào)速裝置的附加損耗。經(jīng)過統(tǒng)計，水泵類通過調(diào)速控制，可節(jié)能10%以上。

3 磁力耦合器在我廠的應(yīng)用

3.1 改造前我公司溶液循環(huán)泵的使用情況

益隆焦化公司溶液循環(huán)泵選用大連深藍(lán)泵業(yè)的EHG300-250-500型化工泵3臺（2開1備），流量442～758 m3/h，揚程68～86 m，轉(zhuǎn)速1 450 rpm，效率78.53%；配用電機YB450S-4W，功率250 kW，額定電壓10 kV，額定電流17.8 A，轉(zhuǎn)速1 485 rpm。2011年，由于流量不夠，對葉輪進行改造，流量提升到900 m3/h，使用電流17.1 A，閥門開度20%～30%（閥門開度超過30%電機就會過負(fù)荷跳車），暫時滿足目前的生產(chǎn)要求（122爐/d）。如果增加產(chǎn)量，可能流量還是達(dá)不到使用需求。

3.2 改造后我公司溶液循環(huán)泵的使用情況

2013-05-23—27，對1#溶液循環(huán)泵進行改造，泵的轉(zhuǎn)速在1 300 rpm左右，電流為13 A左右，進出口閥門全開；2#泵的轉(zhuǎn)速在14 500 rpm左右，電流為17.5 A左右，進出口閥門開度20%～30%.

2014-03-15—22，對2#溶液循環(huán)泵進行改造，投運后1#泵的轉(zhuǎn)速在1 350 rpm左右，電流為15 A左右；2#泵的轉(zhuǎn)速在1 300 rpm左右，電流為14 A左右，兩泵進出口閥門全開。

3.3 改造前后的電耗統(tǒng)計

未改造前的2013-04-01—30（30 d，日產(chǎn)122爐）總的用電量為360 795 kW·h，日均用電12 026 kW·h。1#泵改造后的2014-02-03—03-04（30 d，日產(chǎn)126爐）總的用電量為335 678 kW·h，日均用電11 189 kW·h；1#、2#泵改造后的2014-03 -22—04-20（30 d，日產(chǎn)126爐）總的用電量為268 246 kW·h，日均用電8 941 kW·h。忽略產(chǎn)量因素，改造后日節(jié)電為12 026-8 941=3 085 kW·h，節(jié)電率25.65%.（數(shù)據(jù)來源于我廠201配電室）

4 磁力耦合器的優(yōu)勢與不足

磁力耦合器的優(yōu)勢主要有以下幾點：①可以實現(xiàn)無極調(diào)速。根據(jù)現(xiàn)場的實際運行工況，通過調(diào)節(jié)磁力耦合器的空氣間隙，從而實現(xiàn)調(diào)速，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。②設(shè)備軟啟動。磁力耦合器啟動過程分為兩個階段，第一階段是電機先帶磁力耦合器的銅轉(zhuǎn)子啟動；第二階段是磁力耦合器的銅轉(zhuǎn)子帶動永磁轉(zhuǎn)子全負(fù)荷啟動。因此，整個啟動過程平穩(wěn)、沖擊小，具有軟啟動/軟停機功能特點，可以有效地降低電機的啟動電流，解決水錘和氣穴等現(xiàn)象。③節(jié)能。根據(jù)系統(tǒng)工況，對水泵的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整，可以使電機始終工作在最大效率區(qū)，節(jié)省大量電能。④減振。磁力耦合器取代了原來的剛性聯(lián)軸器，使電機與負(fù)載沒有機械聯(lián)接、沒有磨損，這樣水泵側(cè)的振動就不會傳遞到電機側(cè)，電機側(cè)的振動也不會傳到水泵側(cè)。同時，也割斷了振動在傳遞過程中的放大效應(yīng)，可以消除剛性聯(lián)軸器的振動放大效應(yīng)，降低系統(tǒng)的振動幅度；可以大大降低軸彎曲、熱膨脹等原因引起的系統(tǒng)振動；延長電機和負(fù)載，特別是大大延長軸承和密封件的壽命。⑤無機械連接。具有過載保護功能，提高了整個電機驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性。由于電機與水泵之間沒有機械鏈接，當(dāng)水泵過載或者堵轉(zhuǎn)時，調(diào)速型磁力耦合器可以自動將電機對水泵體的力矩傳遞完全斷開，此時電機空載運行，水泵停轉(zhuǎn)，可以完全消除水泵系統(tǒng)因過載而導(dǎo)致的系統(tǒng)損害和巨大損失，使查找和故障隔離變得非常容易。此外，其安裝簡單、安裝精度要求較低、維護工作量少。⑥對環(huán)境沒有要求，無污染。⑦當(dāng)設(shè)備發(fā)生堵轉(zhuǎn)時，可以保護電機，使電機不宜損壞。

磁力耦合器的不足主要有以下幾點：①永磁調(diào)速技術(shù)不能解決負(fù)載本身不平衡原因引起的振動，但避免了電機過載等問題；②不適合低轉(zhuǎn)速運行設(shè)備；③無法降低電機的空載啟動電流；④不適合頻繁啟停設(shè)備。

5 磁力耦合器在焦化企業(yè)的應(yīng)用前景

基于磁力耦合器的安裝特點，它比較適合焦化企業(yè)泵類、風(fēng)機、輸送設(shè)備的改造，主、從動之間對中精度要求降低，所以對中誤差產(chǎn)生的震動就會減小，有利于檢修周期的延長；方便的拆裝性，可以降低檢修的難度，節(jié)約檢修時間；無機械連接，減少了聯(lián)軸器的消耗，降低了成本。

基于磁力耦合器利用降低流體系統(tǒng)阻力（閥門全開，轉(zhuǎn)速控制壓力達(dá)到流量要求）的節(jié)能特點，它簡化了系統(tǒng)操作，減小了系統(tǒng)內(nèi)流體對閥門閥芯的沖擊，延緩閥芯的老化，延長閥門的使用周期，減少對系統(tǒng)的停車檢修頻次，有利于生產(chǎn)管理，并降低維修費用的投入。

基于磁力耦合器的工作原理，它特別適合于運行工況單一，高速運行設(shè)備的改造；而低速設(shè)備則會因其體積大而不經(jīng)濟。

基于磁力耦合器的簡單結(jié)構(gòu)，取代液力耦合器的使用，既簡化了維護作業(yè)過程，又有效解決了液力耦合器因液力傳動油的泄露而造成的環(huán)境污染問題。與變頻器相比，尤其是大功率變頻器，大大減小了維護投入的人力、財力、物力。

基于磁力耦合器不能降低電機空載啟動電流的特點，對于大功率、頻繁啟停的設(shè)備，由于啟動時對電流對電網(wǎng)的沖擊性，局限了其使用的可行性。

綜上所述，磁力耦合器在焦化企業(yè)適合于循環(huán)氨水泵、循環(huán)水泵、制冷循環(huán)泵、溶液循環(huán)泵、熄焦泵、生化風(fēng)機和運焦系統(tǒng)輸送設(shè)備的改造或選用。

〔編輯：李玨〕

摘 要：從磁力耦合器的技術(shù)原理、改造的節(jié)能分析、實際應(yīng)用、優(yōu)劣勢和發(fā)展前景等方面，淺談磁力耦合器在焦化企業(yè)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：焦化；磁力；耦合器；節(jié)能

中圖分類號：TH137.331 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）10-0019-02

能源短缺和環(huán)境污染是人類目前共同面臨的世紀(jì)性難題。我國高壓電動機總?cè)萘吭?.5×108 kW以上的大部分為水泵類負(fù)載，這些電動機大多工作處于高能耗、低效率的狀態(tài)，其耗電量占全國總用電量的25%左右。離心式水泵的一個特點是負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，可以根據(jù)所需的流量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速按需做功，獲得很好的節(jié)電效果。目前，采用的方式多為高壓變頻和液力耦合器，磁力耦合器（永磁調(diào)速技術(shù)）一些企業(yè)中也在使用。

1 磁力耦合器技術(shù)原理

磁力耦合器技術(shù)工作原理是一端稀有金屬氧化物釹鐵硼永磁體產(chǎn)生永磁場，另一端銅導(dǎo)體在永磁場中切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)磁場，兩磁場相互嚙合形成磁鏈接，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。將磁力耦合器替代電機與水泵之間的聯(lián)軸器，安裝在電機轉(zhuǎn)軸輸出端與水泵的動力輸入端之間，并通過磁力耦合器配置的伺服執(zhí)行機構(gòu)接受來自機組DCS的信號（4～20 mA，該信號對應(yīng)水泵系統(tǒng)流程中水泵后端設(shè)備的運行工況要求），調(diào)節(jié)磁力耦合器上的磁體間隙，從而改變水泵的轉(zhuǎn)速，滿足后端工況需求；同時，反饋信號提示目前的間隙狀況，并提供給DCS，實現(xiàn)設(shè)備的全自動運行。

由于磁力耦合器技術(shù)是通過磁場傳遞電機輸出轉(zhuǎn)矩，屬于磁鏈接方式，使得電機與水泵之間有空氣間隙，沒有機械聯(lián)接。這樣的方式可以大大降低由于軸彎曲和角度偏離、不對中、熱膨脹等引起的振動。通過調(diào)節(jié)磁力耦合器的空氣間隙實現(xiàn)精確調(diào)速，并按照實際所需做功，從而避免原節(jié)流調(diào)節(jié)方式產(chǎn)生能量損耗多的問題，達(dá)到節(jié)約電能的目的。磁力耦合器結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 磁力耦合器改造的節(jié)能分析

從流體力學(xué)的原理得知，使用感應(yīng)電機驅(qū)動的水泵，軸功

當(dāng)所需流量從Q1減小到Q2時，如果采用調(diào)節(jié)閥門的辦法，管網(wǎng)阻力將會增加，管網(wǎng)特性曲線上移，系統(tǒng)的運行工況點從A點變到新的運行工況點B點運行，所需軸功率P2與面積H2×Q2成正比；如果采用調(diào)速控制方式，水泵轉(zhuǎn)速由n1下降到n2，其管網(wǎng)特性并不發(fā)生改變，但水泵的特性曲線將下移，因此其運行工況點由A點移至C點，此時所需軸功率P3與面積HB×Q2成正比。從理論上分析，所節(jié)約的軸功率Delt（P）與（H2-HB）×（C-B）的面積成正比。

在實際運行中，系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)的空間往往在考慮流量滿足的同時，還要考慮系統(tǒng)的水壓能否滿足要求，考慮減速后效率下降和調(diào)速裝置的附加損耗。經(jīng)過統(tǒng)計，水泵類通過調(diào)速控制，可節(jié)能10%以上。

3 磁力耦合器在我廠的應(yīng)用

3.1 改造前我公司溶液循環(huán)泵的使用情況

益隆焦化公司溶液循環(huán)泵選用大連深藍(lán)泵業(yè)的EHG300-250-500型化工泵3臺（2開1備），流量442～758 m3/h，揚程68～86 m，轉(zhuǎn)速1 450 rpm，效率78.53%；配用電機YB450S-4W，功率250 kW，額定電壓10 kV，額定電流17.8 A，轉(zhuǎn)速1 485 rpm。2011年，由于流量不夠，對葉輪進行改造，流量提升到900 m3/h，使用電流17.1 A，閥門開度20%～30%（閥門開度超過30%電機就會過負(fù)荷跳車），暫時滿足目前的生產(chǎn)要求（122爐/d）。如果增加產(chǎn)量，可能流量還是達(dá)不到使用需求。

3.2 改造后我公司溶液循環(huán)泵的使用情況

2013-05-23—27，對1#溶液循環(huán)泵進行改造，泵的轉(zhuǎn)速在1 300 rpm左右，電流為13 A左右，進出口閥門全開；2#泵的轉(zhuǎn)速在14 500 rpm左右，電流為17.5 A左右，進出口閥門開度20%～30%.

2014-03-15—22，對2#溶液循環(huán)泵進行改造，投運后1#泵的轉(zhuǎn)速在1 350 rpm左右，電流為15 A左右；2#泵的轉(zhuǎn)速在1 300 rpm左右，電流為14 A左右，兩泵進出口閥門全開。

3.3 改造前后的電耗統(tǒng)計

未改造前的2013-04-01—30（30 d，日產(chǎn)122爐）總的用電量為360 795 kW·h，日均用電12 026 kW·h。1#泵改造后的2014-02-03—03-04（30 d，日產(chǎn)126爐）總的用電量為335 678 kW·h，日均用電11 189 kW·h；1#、2#泵改造后的2014-03 -22—04-20（30 d，日產(chǎn)126爐）總的用電量為268 246 kW·h，日均用電8 941 kW·h。忽略產(chǎn)量因素，改造后日節(jié)電為12 026-8 941=3 085 kW·h，節(jié)電率25.65%.（數(shù)據(jù)來源于我廠201配電室）

4 磁力耦合器的優(yōu)勢與不足

磁力耦合器的優(yōu)勢主要有以下幾點：①可以實現(xiàn)無極調(diào)速。根據(jù)現(xiàn)場的實際運行工況，通過調(diào)節(jié)磁力耦合器的空氣間隙，從而實現(xiàn)調(diào)速，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。②設(shè)備軟啟動。磁力耦合器啟動過程分為兩個階段，第一階段是電機先帶磁力耦合器的銅轉(zhuǎn)子啟動；第二階段是磁力耦合器的銅轉(zhuǎn)子帶動永磁轉(zhuǎn)子全負(fù)荷啟動。因此，整個啟動過程平穩(wěn)、沖擊小，具有軟啟動/軟停機功能特點，可以有效地降低電機的啟動電流，解決水錘和氣穴等現(xiàn)象。③節(jié)能。根據(jù)系統(tǒng)工況，對水泵的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整，可以使電機始終工作在最大效率區(qū)，節(jié)省大量電能。④減振。磁力耦合器取代了原來的剛性聯(lián)軸器，使電機與負(fù)載沒有機械聯(lián)接、沒有磨損，這樣水泵側(cè)的振動就不會傳遞到電機側(cè)，電機側(cè)的振動也不會傳到水泵側(cè)。同時，也割斷了振動在傳遞過程中的放大效應(yīng)，可以消除剛性聯(lián)軸器的振動放大效應(yīng)，降低系統(tǒng)的振動幅度；可以大大降低軸彎曲、熱膨脹等原因引起的系統(tǒng)振動；延長電機和負(fù)載，特別是大大延長軸承和密封件的壽命。⑤無機械連接。具有過載保護功能，提高了整個電機驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性。由于電機與水泵之間沒有機械鏈接，當(dāng)水泵過載或者堵轉(zhuǎn)時，調(diào)速型磁力耦合器可以自動將電機對水泵體的力矩傳遞完全斷開，此時電機空載運行，水泵停轉(zhuǎn)，可以完全消除水泵系統(tǒng)因過載而導(dǎo)致的系統(tǒng)損害和巨大損失，使查找和故障隔離變得非常容易。此外，其安裝簡單、安裝精度要求較低、維護工作量少。⑥對環(huán)境沒有要求，無污染。⑦當(dāng)設(shè)備發(fā)生堵轉(zhuǎn)時，可以保護電機，使電機不宜損壞。

磁力耦合器的不足主要有以下幾點：①永磁調(diào)速技術(shù)不能解決負(fù)載本身不平衡原因引起的振動，但避免了電機過載等問題；②不適合低轉(zhuǎn)速運行設(shè)備；③無法降低電機的空載啟動電流；④不適合頻繁啟停設(shè)備。

5 磁力耦合器在焦化企業(yè)的應(yīng)用前景

基于磁力耦合器的安裝特點，它比較適合焦化企業(yè)泵類、風(fēng)機、輸送設(shè)備的改造，主、從動之間對中精度要求降低，所以對中誤差產(chǎn)生的震動就會減小，有利于檢修周期的延長；方便的拆裝性，可以降低檢修的難度，節(jié)約檢修時間；無機械連接，減少了聯(lián)軸器的消耗，降低了成本。

基于磁力耦合器利用降低流體系統(tǒng)阻力（閥門全開，轉(zhuǎn)速控制壓力達(dá)到流量要求）的節(jié)能特點，它簡化了系統(tǒng)操作，減小了系統(tǒng)內(nèi)流體對閥門閥芯的沖擊，延緩閥芯的老化，延長閥門的使用周期，減少對系統(tǒng)的停車檢修頻次，有利于生產(chǎn)管理，并降低維修費用的投入。

基于磁力耦合器的工作原理，它特別適合于運行工況單一，高速運行設(shè)備的改造；而低速設(shè)備則會因其體積大而不經(jīng)濟。

基于磁力耦合器的簡單結(jié)構(gòu)，取代液力耦合器的使用，既簡化了維護作業(yè)過程，又有效解決了液力耦合器因液力傳動油的泄露而造成的環(huán)境污染問題。與變頻器相比，尤其是大功率變頻器，大大減小了維護投入的人力、財力、物力。

基于磁力耦合器不能降低電機空載啟動電流的特點，對于大功率、頻繁啟停的設(shè)備，由于啟動時對電流對電網(wǎng)的沖擊性，局限了其使用的可行性。

綜上所述，磁力耦合器在焦化企業(yè)適合于循環(huán)氨水泵、循環(huán)水泵、制冷循環(huán)泵、溶液循環(huán)泵、熄焦泵、生化風(fēng)機和運焦系統(tǒng)輸送設(shè)備的改造或選用。

〔編輯：李玨〕

摘 要：從磁力耦合器的技術(shù)原理、改造的節(jié)能分析、實際應(yīng)用、優(yōu)劣勢和發(fā)展前景等方面，淺談磁力耦合器在焦化企業(yè)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：焦化；磁力；耦合器；節(jié)能

中圖分類號：TH137.331 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）10-0019-02

能源短缺和環(huán)境污染是人類目前共同面臨的世紀(jì)性難題。我國高壓電動機總?cè)萘吭?.5×108 kW以上的大部分為水泵類負(fù)載，這些電動機大多工作處于高能耗、低效率的狀態(tài)，其耗電量占全國總用電量的25%左右。離心式水泵的一個特點是負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，可以根據(jù)所需的流量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速按需做功，獲得很好的節(jié)電效果。目前，采用的方式多為高壓變頻和液力耦合器，磁力耦合器（永磁調(diào)速技術(shù)）一些企業(yè)中也在使用。

1 磁力耦合器技術(shù)原理

磁力耦合器技術(shù)工作原理是一端稀有金屬氧化物釹鐵硼永磁體產(chǎn)生永磁場，另一端銅導(dǎo)體在永磁場中切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)磁場，兩磁場相互嚙合形成磁鏈接，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。將磁力耦合器替代電機與水泵之間的聯(lián)軸器，安裝在電機轉(zhuǎn)軸輸出端與水泵的動力輸入端之間，并通過磁力耦合器配置的伺服執(zhí)行機構(gòu)接受來自機組DCS的信號（4～20 mA，該信號對應(yīng)水泵系統(tǒng)流程中水泵后端設(shè)備的運行工況要求），調(diào)節(jié)磁力耦合器上的磁體間隙，從而改變水泵的轉(zhuǎn)速，滿足后端工況需求；同時，反饋信號提示目前的間隙狀況，并提供給DCS，實現(xiàn)設(shè)備的全自動運行。

由于磁力耦合器技術(shù)是通過磁場傳遞電機輸出轉(zhuǎn)矩，屬于磁鏈接方式，使得電機與水泵之間有空氣間隙，沒有機械聯(lián)接。這樣的方式可以大大降低由于軸彎曲和角度偏離、不對中、熱膨脹等引起的振動。通過調(diào)節(jié)磁力耦合器的空氣間隙實現(xiàn)精確調(diào)速，并按照實際所需做功，從而避免原節(jié)流調(diào)節(jié)方式產(chǎn)生能量損耗多的問題，達(dá)到節(jié)約電能的目的。磁力耦合器結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 磁力耦合器改造的節(jié)能分析

從流體力學(xué)的原理得知，使用感應(yīng)電機驅(qū)動的水泵，軸功

當(dāng)所需流量從Q1減小到Q2時，如果采用調(diào)節(jié)閥門的辦法，管網(wǎng)阻力將會增加，管網(wǎng)特性曲線上移，系統(tǒng)的運行工況點從A點變到新的運行工況點B點運行，所需軸功率P2與面積H2×Q2成正比；如果采用調(diào)速控制方式，水泵轉(zhuǎn)速由n1下降到n2，其管網(wǎng)特性并不發(fā)生改變，但水泵的特性曲線將下移，因此其運行工況點由A點移至C點，此時所需軸功率P3與面積HB×Q2成正比。從理論上分析，所節(jié)約的軸功率Delt（P）與（H2-HB）×（C-B）的面積成正比。

在實際運行中，系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)的空間往往在考慮流量滿足的同時，還要考慮系統(tǒng)的水壓能否滿足要求，考慮減速后效率下降和調(diào)速裝置的附加損耗。經(jīng)過統(tǒng)計，水泵類通過調(diào)速控制，可節(jié)能10%以上。

3 磁力耦合器在我廠的應(yīng)用

3.1 改造前我公司溶液循環(huán)泵的使用情況

益隆焦化公司溶液循環(huán)泵選用大連深藍(lán)泵業(yè)的EHG300-250-500型化工泵3臺（2開1備），流量442～758 m3/h，揚程68～86 m，轉(zhuǎn)速1 450 rpm，效率78.53%；配用電機YB450S-4W，功率250 kW，額定電壓10 kV，額定電流17.8 A，轉(zhuǎn)速1 485 rpm。2011年，由于流量不夠，對葉輪進行改造，流量提升到900 m3/h，使用電流17.1 A，閥門開度20%～30%（閥門開度超過30%電機就會過負(fù)荷跳車），暫時滿足目前的生產(chǎn)要求（122爐/d）。如果增加產(chǎn)量，可能流量還是達(dá)不到使用需求。

3.2 改造后我公司溶液循環(huán)泵的使用情況

2013-05-23—27，對1#溶液循環(huán)泵進行改造，泵的轉(zhuǎn)速在1 300 rpm左右，電流為13 A左右，進出口閥門全開；2#泵的轉(zhuǎn)速在14 500 rpm左右，電流為17.5 A左右，進出口閥門開度20%～30%.

2014-03-15—22，對2#溶液循環(huán)泵進行改造，投運后1#泵的轉(zhuǎn)速在1 350 rpm左右，電流為15 A左右；2#泵的轉(zhuǎn)速在1 300 rpm左右，電流為14 A左右，兩泵進出口閥門全開。

3.3 改造前后的電耗統(tǒng)計

未改造前的2013-04-01—30（30 d，日產(chǎn)122爐）總的用電量為360 795 kW·h，日均用電12 026 kW·h。1#泵改造后的2014-02-03—03-04（30 d，日產(chǎn)126爐）總的用電量為335 678 kW·h，日均用電11 189 kW·h；1#、2#泵改造后的2014-03 -22—04-20（30 d，日產(chǎn)126爐）總的用電量為268 246 kW·h，日均用電8 941 kW·h。忽略產(chǎn)量因素，改造后日節(jié)電為12 026-8 941=3 085 kW·h，節(jié)電率25.65%.（數(shù)據(jù)來源于我廠201配電室）

4 磁力耦合器的優(yōu)勢與不足

磁力耦合器的優(yōu)勢主要有以下幾點：①可以實現(xiàn)無極調(diào)速。根據(jù)現(xiàn)場的實際運行工況，通過調(diào)節(jié)磁力耦合器的空氣間隙，從而實現(xiàn)調(diào)速，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。②設(shè)備軟啟動。磁力耦合器啟動過程分為兩個階段，第一階段是電機先帶磁力耦合器的銅轉(zhuǎn)子啟動；第二階段是磁力耦合器的銅轉(zhuǎn)子帶動永磁轉(zhuǎn)子全負(fù)荷啟動。因此，整個啟動過程平穩(wěn)、沖擊小，具有軟啟動/軟停機功能特點，可以有效地降低電機的啟動電流，解決水錘和氣穴等現(xiàn)象。③節(jié)能。根據(jù)系統(tǒng)工況，對水泵的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整，可以使電機始終工作在最大效率區(qū)，節(jié)省大量電能。④減振。磁力耦合器取代了原來的剛性聯(lián)軸器，使電機與負(fù)載沒有機械聯(lián)接、沒有磨損，這樣水泵側(cè)的振動就不會傳遞到電機側(cè)，電機側(cè)的振動也不會傳到水泵側(cè)。同時，也割斷了振動在傳遞過程中的放大效應(yīng)，可以消除剛性聯(lián)軸器的振動放大效應(yīng)，降低系統(tǒng)的振動幅度；可以大大降低軸彎曲、熱膨脹等原因引起的系統(tǒng)振動；延長電機和負(fù)載，特別是大大延長軸承和密封件的壽命。⑤無機械連接。具有過載保護功能，提高了整個電機驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性。由于電機與水泵之間沒有機械鏈接，當(dāng)水泵過載或者堵轉(zhuǎn)時，調(diào)速型磁力耦合器可以自動將電機對水泵體的力矩傳遞完全斷開，此時電機空載運行，水泵停轉(zhuǎn)，可以完全消除水泵系統(tǒng)因過載而導(dǎo)致的系統(tǒng)損害和巨大損失，使查找和故障隔離變得非常容易。此外，其安裝簡單、安裝精度要求較低、維護工作量少。⑥對環(huán)境沒有要求，無污染。⑦當(dāng)設(shè)備發(fā)生堵轉(zhuǎn)時，可以保護電機，使電機不宜損壞。

磁力耦合器的不足主要有以下幾點：①永磁調(diào)速技術(shù)不能解決負(fù)載本身不平衡原因引起的振動，但避免了電機過載等問題；②不適合低轉(zhuǎn)速運行設(shè)備；③無法降低電機的空載啟動電流；④不適合頻繁啟停設(shè)備。

5 磁力耦合器在焦化企業(yè)的應(yīng)用前景

基于磁力耦合器的安裝特點，它比較適合焦化企業(yè)泵類、風(fēng)機、輸送設(shè)備的改造，主、從動之間對中精度要求降低，所以對中誤差產(chǎn)生的震動就會減小，有利于檢修周期的延長；方便的拆裝性，可以降低檢修的難度，節(jié)約檢修時間；無機械連接，減少了聯(lián)軸器的消耗，降低了成本。

基于磁力耦合器利用降低流體系統(tǒng)阻力（閥門全開，轉(zhuǎn)速控制壓力達(dá)到流量要求）的節(jié)能特點，它簡化了系統(tǒng)操作，減小了系統(tǒng)內(nèi)流體對閥門閥芯的沖擊，延緩閥芯的老化，延長閥門的使用周期，減少對系統(tǒng)的停車檢修頻次，有利于生產(chǎn)管理，并降低維修費用的投入。

基于磁力耦合器的工作原理，它特別適合于運行工況單一，高速運行設(shè)備的改造；而低速設(shè)備則會因其體積大而不經(jīng)濟。

基于磁力耦合器的簡單結(jié)構(gòu)，取代液力耦合器的使用，既簡化了維護作業(yè)過程，又有效解決了液力耦合器因液力傳動油的泄露而造成的環(huán)境污染問題。與變頻器相比，尤其是大功率變頻器，大大減小了維護投入的人力、財力、物力。

基于磁力耦合器不能降低電機空載啟動電流的特點，對于大功率、頻繁啟停的設(shè)備，由于啟動時對電流對電網(wǎng)的沖擊性，局限了其使用的可行性。

綜上所述，磁力耦合器在焦化企業(yè)適合于循環(huán)氨水泵、循環(huán)水泵、制冷循環(huán)泵、溶液循環(huán)泵、熄焦泵、生化風(fēng)機和運焦系統(tǒng)輸送設(shè)備的改造或選用。

〔編輯：李玨〕