永磁調(diào)速器優(yōu)化設(shè)計

王　穎

（廣東省粵電集團有限公司沙角C電廠，東莞 523000）

永磁調(diào)速器優(yōu)化設(shè)計

王穎

（廣東省粵電集團有限公司沙角C電廠，東莞 523000）

永磁調(diào)速器是一種新型的、在永磁耦合器的基礎(chǔ)上加入調(diào)節(jié)機構(gòu)以實現(xiàn)調(diào)速節(jié)能目的的一種調(diào)速機械，實現(xiàn)機械自動化調(diào)節(jié)的同時，對滿足結(jié)構(gòu)簡單、易于改造、故障率低等要求有重大意義。本文簡單介紹永磁調(diào)速器的結(jié)構(gòu)原理，并對改造后的應(yīng)用情況進行相關(guān)總結(jié)。

永磁調(diào)速器 自動化控制 技術(shù)改造

1　概述

沙角C電廠原濾液水泵采用皮帶傳動的方式運行，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于維護、維護成本低廉的特色。但是，隨著電廠自動化水平的不斷提高以及人們對設(shè)備運行穩(wěn)定可靠性的更高要求，沙角C電廠決定用MAC-DH520型永磁調(diào)速器替代現(xiàn)有的皮帶傳動。改造后濾液泵能根據(jù)脫硫系統(tǒng)工藝要求或濾液水箱的水位變化實現(xiàn)自動和人工手動調(diào)速運行，以滿足脫硫系統(tǒng)負荷波動對濾液水供給量需求的變化。

2　永磁調(diào)速器介紹

2.1永磁調(diào)速器工作原理與結(jié)構(gòu)

永磁調(diào)速器，全稱永磁磁力耦合調(diào)速驅(qū)動，其工作原理是通過調(diào)節(jié)銅導(dǎo)體和永磁體之間的氣隙，即可控制轉(zhuǎn)矩傳輸，從而實現(xiàn)電動機與負載間無機械鏈接的速度調(diào)節(jié)。

如圖1所示，永磁調(diào)速器主要由導(dǎo)體轉(zhuǎn)子、永磁轉(zhuǎn)子和調(diào)節(jié)機構(gòu)三部分組成。導(dǎo)體轉(zhuǎn)子固定在電動機軸上，永磁轉(zhuǎn)子固定在負載轉(zhuǎn)軸上，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子之間有間隙（稱為氣隙）。這樣電動機和負載即可通過調(diào)節(jié)永磁體和導(dǎo)體之間的氣隙實現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)矩變化，從而實現(xiàn)負載轉(zhuǎn)速變化。

圖1　永磁調(diào)速器結(jié)構(gòu)圖

磁感應(yīng)原理是通過磁體和導(dǎo)體之間的相對運動產(chǎn)生。也就是說，永磁調(diào)速器的輸出始終都比轉(zhuǎn)速小，轉(zhuǎn)速差稱為滑差。一般情況下，電機滿轉(zhuǎn)時，永磁調(diào)速器的滑差在1%～4%之間。

2.2永磁調(diào)速器的特點

由于永磁調(diào)速器輸入轉(zhuǎn)矩總是等于輸出轉(zhuǎn)矩，因此電動機只需要產(chǎn)生負載所需要的轉(zhuǎn)矩。其次，永磁調(diào)速器傳輸能量和控制速度的能力不受電動機軸和負載軸之間由于安裝未對準而產(chǎn)生小角度或者小偏移的影響。由于沒有機械鏈接，即使電動機本身引起的震動也不會引起負載震動，從而有效降低整個系統(tǒng)的震動問題。本次改造選用的永磁調(diào)速器為MAC-DH520空冷水平直聯(lián)型永磁調(diào)速器。

2.3永磁調(diào)速器與高壓變頻器的比較

高壓變頻器采用復(fù)雜的電路拓撲將數(shù)以萬計的電力電子元件串并聯(lián)，實現(xiàn)對高壓電機的輸入頻率及輸入電壓的改變，從而實現(xiàn)電機的轉(zhuǎn)速變化，屬于電氣調(diào)速。永磁調(diào)速器采用高強度的磁轉(zhuǎn)子與銅轉(zhuǎn)子相互作用，電機與負荷沒有機械連接，通過調(diào)節(jié)氣隙的大小實現(xiàn)負荷調(diào)速，電機轉(zhuǎn)速不變，負荷調(diào)速屬于機械調(diào)速。表1為高壓變頻器與永磁調(diào)速器特性比較。

表1　高壓變頻器與永磁調(diào)速器特性比較

3　確認改造方案

現(xiàn)場原濾液水泵和電動機是橫向軸端平行并排布置安裝，采用皮帶傳動結(jié)構(gòu)，軸中心距與安裝基礎(chǔ)鋼結(jié)構(gòu)平臺的高度為480mm，如圖2、圖3所示。

圖2　原濾液水泵現(xiàn)場照片1

圖3　原濾液水泵現(xiàn)場照片2

MAC-DH520型永磁調(diào)速器安裝在電機與水泵的中間，采用對軸縱向平行結(jié)構(gòu)布置，如圖4所示。

圖4　永磁調(diào)速器安裝方式

圖5　永磁調(diào)速器基座建造方式

為滿足永磁調(diào)速器設(shè)備安裝要求，需要重新在水泵縱向?qū)S平行位置建造一個鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，并與現(xiàn)有基礎(chǔ)相連。新基礎(chǔ)距離地面高為550mm，距離現(xiàn)有基礎(chǔ)長為1740mm，距離現(xiàn)有基礎(chǔ)水泵側(cè)端面寬為1140mm。新基礎(chǔ)應(yīng)按承重不低于2000kg的強度進行建造，在建造時應(yīng)預(yù)埋4根不小于M24mm的螺栓，預(yù)埋深度應(yīng)不少于450mm，用于固定電動機底座，大致結(jié)構(gòu)如圖5所示。

根據(jù)現(xiàn)場情況制作電動執(zhí)行器的安裝支架，以保證電動執(zhí)行器的中心高與水泵軸的中心高相等，支架結(jié)構(gòu)如圖6所示。利用安裝支架固定電動執(zhí)行器，使推桿與MAC-DH520型永磁調(diào)速器保證垂直連接，以保證電動執(zhí)行器動作準確。

圖6　電動執(zhí)行器支架圖

根據(jù)設(shè)備的需求，合理布置電源及控制線路，安裝就地自動控制箱，實現(xiàn)自動調(diào)速功能，同時還要確定相對應(yīng)的控制邏輯。

4　實際使用

MAC-DH520型永磁調(diào)速器在生產(chǎn)中的實際操作和控制界面如圖7所示。

圖7　永磁調(diào)速器控制界面圖

可以看到，只需按具體的調(diào)節(jié)需要確定采樣周期、調(diào)節(jié)時的比例與積分，即可交由PLC根據(jù)給定的液位來自動調(diào)節(jié)水泵出力，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)水位及水泵出力的目的。

在實際現(xiàn)場控制中，水泵的出力通過調(diào)節(jié)氣隙的方式實現(xiàn)，而氣隙的調(diào)節(jié)則通過螺旋安裝的氣隙控制器來實現(xiàn)。因此，氣隙的控制只需經(jīng)連桿聯(lián)結(jié)在一臺電動執(zhí)行器上即可，如圖8所示。

由此可見，在日常對永磁調(diào)速器的維護中，主要工作只需維護電動執(zhí)行器即可，結(jié)構(gòu)簡單，工作量小。

5　結(jié)語

永磁調(diào)速器通過調(diào)節(jié)氣隙的方式來調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)對流量、壓力的連續(xù)控制，取代了傳統(tǒng)的控制閥門開度的方式。它結(jié)構(gòu)簡單、控制穩(wěn)定、節(jié)能以及維護方便的特點尤為突出。通過觀察調(diào)速器運行狀況及其對水泵出力的調(diào)節(jié)效果，可以認為應(yīng)用永磁調(diào)速器是一種切實有效的實現(xiàn)自動控制改造手段。

Governor Permanent Magnet Technology Introd -uction and Summary Transformation

WANG Ying
(Guangdong Yuedian Group Co., Ltd. Shajiao C Power Plant, Dongguan 523000)

The governor is the permanent addition of a new permanent magnet coupler adjustment mechanism based on the speed control to achieve the purpose of a speed machinery, machinery automation to achieve a s imple adjus tment at the s ame time meet the structural, eas y transformation, low failure rate and other requirements of great s ignificance. T his paper briefly introduces the p rinciple and structure of the p ermanent governor after the transformation of the application draws some conclusion.

permanent magnet governor, automation and control, technological innovation

圖8　電動執(zhí)行器及氣隙控制器