摘 要：工業(yè)領(lǐng)域中，通常在電動機等原動機與離心風(fēng)機或水泵之間，安裝有轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)控制裝置。近年來，隨著國內(nèi)外對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，多種不同的永磁設(shè)備開始出現(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)是近年來國際上開發(fā)的一項突破性新技術(shù)，是專門針對風(fēng)機、泵類離心負載調(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；電動執(zhí)行器；脫碳泵；節(jié)能改造

中圖分類號：TH132.46 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）15-0198-02

引 言

通過對永磁調(diào)速裝置改造后，閘閥為全開狀態(tài)，通過遠傳DCS中控直接控制永磁裝置的電動執(zhí)行器單元，調(diào)節(jié)執(zhí)行器開度實現(xiàn)遠程電腦監(jiān)控和調(diào)節(jié)脫碳泵系統(tǒng)的運行，大幅降低了故障率和提高了控制效率，降低了安全風(fēng)險并實現(xiàn)了能耗的降低。

1 研究背景

在實際生產(chǎn)過程中工作人員需要根據(jù)系統(tǒng)負荷的具體情況，經(jīng)常使用出口閥門調(diào)節(jié)泵的出口流量，一方面長期以來造成出口閥密封面劇烈沖刷導(dǎo)致閥門經(jīng)常被損壞，經(jīng)常停機檢修，影響生產(chǎn)產(chǎn)量和增加工作維護量；另一方面由于采用閥門強制節(jié)流造成管道憋壓形成壓差勢能，造成一定能耗的浪費。一旦閥門出現(xiàn)故障損壞，由于出口閥與系統(tǒng)相連無法停車更換，威脅正常生產(chǎn)，特別在系統(tǒng)跳車時化工液體倒流入系統(tǒng)竄氣更容易造成重大安全事故，存在嚴重的安全隱患。另外，由于該系統(tǒng)中，電機與脫碳泵為聯(lián)軸器剛性直聯(lián)，開機時為滿負荷啟動，啟動電流大，對供電電網(wǎng)沖擊較大，每次啟動時電網(wǎng)都面臨著風(fēng)險。綜上所述，鑒于目前的安全運行和降低能耗要求，急需一個可靠的技術(shù)方案來解決系統(tǒng)中存在的問題。

2 改造內(nèi)容、技術(shù)原理與特點

永磁調(diào)速器裝置是透過氣隙傳遞轉(zhuǎn)矩的革命性傳動設(shè)備，電機與負載設(shè)備轉(zhuǎn)軸之間無需機械連結(jié)，電機旋轉(zhuǎn)時帶動導(dǎo)體轉(zhuǎn)子在裝有強力稀土磁鐵的轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的強磁場中切割磁力線，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，拉動導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與永磁轉(zhuǎn)子的相對運動，從而實現(xiàn)了電機與負載之間的轉(zhuǎn)矩傳輸。當永磁轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子耦合面積發(fā)生改變時，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，從而實現(xiàn)設(shè)備的調(diào)速過程。

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、電動執(zhí)行機構(gòu)四部分組成，如圖1所示。

導(dǎo)體轉(zhuǎn)子：與驅(qū)動電機一端相連，主要用于生成渦電流，從而生成感應(yīng)磁場，一般采用銅合金。

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

永磁轉(zhuǎn)子：與輸出端負載相連，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。

電動執(zhí)行機構(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、調(diào)速功能主要通過氣隙調(diào)節(jié)機構(gòu)實現(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)于過程信號。壓力、流量、液位、或其它過程控制信號被控制系統(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)整負載端速度以滿足控制要求。

流量/壓力/溫度傳感器檢測負載受控制量；通過DCS將檢測量變成4～20mA信號驅(qū)動角度執(zhí)行機構(gòu)，推動MED氣隙調(diào)節(jié)動作；人機界面用于客戶設(shè)定負載端輸出量的界面；整個控制系統(tǒng)為全自動，當自動系統(tǒng)故障時，可通過執(zhí)行器手動調(diào)節(jié)；也可通過人機界面實現(xiàn)遠程遙控或直接由中央控制系統(tǒng)進行遠程遙控。

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)對負載進行無級調(diào)速。

（2）空載啟動：啟動電流沖擊小，在啟動時將氣隙調(diào)節(jié)到最大，實現(xiàn)空載啟動，可極大的降低電機啟電流所需時間。保證電網(wǎng)運行安全。

（3）出口閥門無沖刷：通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速達到控制出口流量大小的目的。

（4）可靠性高，維護少：相對于液力耦合器和變頻器，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，故障率底，維護成本低。

（5）節(jié)能：通過調(diào)節(jié)負載轉(zhuǎn)速，提高效率，避免閥門節(jié)流造成的壓力能損失，減低電機負荷，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)，無需人員操作閥門，大大減少了檢修和維護工作量。

其他參數(shù)情況如表1所示。

4 結(jié) 語

采用永磁調(diào)速裝置改造后，閘閥為全開狀態(tài)，通過遠傳DCS中控直接控制永磁裝置的電動執(zhí)行器單元，調(diào)節(jié)執(zhí)行器開度實現(xiàn)遠程電腦監(jiān)控和調(diào)節(jié)脫碳泵系統(tǒng)的運行，大幅降低了故障率和提高了控制效率，降低了安全風(fēng)險并實現(xiàn)了能耗的降低。

參考文獻

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收稿日期：2018-4-23