余 帆， 亢 凱

(國網(wǎng)福建節(jié)能服務(wù)有限公司， 福州 350000)

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永磁渦流柔性調(diào)速技術(shù)在鍋爐二次風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

余 帆， 亢 凱

(國網(wǎng)福建節(jié)能服務(wù)有限公司， 福州 350000)

介紹了永磁渦流柔性調(diào)速技術(shù)的基本原理及技術(shù)特點(diǎn)，并應(yīng)用在某電廠二次風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置改造中。結(jié)果表明：采用永磁渦流柔性調(diào)速裝置后的鍋爐二次風(fēng)機(jī)，振動和磨損減輕，節(jié)能效果顯著。

二次風(fēng)機(jī)； 永磁調(diào)速； 渦流； 節(jié)能

風(fēng)機(jī)調(diào)速有多種方式，現(xiàn)階段通常使用變頻器或液力耦合器。安裝變頻器投資較大、啟動時間較長、產(chǎn)生熱量較大，需要專用房間，通過空調(diào)等物理制冷手段進(jìn)行散熱，綜合成本較高；液力耦合器運(yùn)行維護(hù)要求和費(fèi)用較高，能耗損失較大，是早期的調(diào)速技術(shù)[1]。

從二次風(fēng)機(jī)實(shí)際狀況以及安全可靠角度出發(fā)，筆者選擇采用永磁渦流柔性調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于鍋爐二次風(fēng)機(jī)改造中，產(chǎn)生了較好的節(jié)能效果，提高了二次風(fēng)機(jī)效率，并實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)長周期、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1 基本原理

永磁渦流柔性調(diào)速技術(shù)是一種新型的傳動技術(shù)，當(dāng)定頻電機(jī)帶動導(dǎo)體轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時與安裝在負(fù)載端的永磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生切割磁力線運(yùn)動，進(jìn)而在導(dǎo)體轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生渦流。該渦流在導(dǎo)體轉(zhuǎn)子周圍生成反感磁場，進(jìn)而帶動永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)能量的空中傳遞[2]。

永磁調(diào)速器的結(jié)構(gòu)主要由三部分組成：一是與負(fù)載連接的永磁轉(zhuǎn)子；二是與電機(jī)連接的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子；三是由電動執(zhí)行器及傳動杠桿組成的執(zhí)行組件[3]。永磁轉(zhuǎn)子和導(dǎo)體轉(zhuǎn)子之間隔開一定的空氣間隙，當(dāng)輸入軸帶動導(dǎo)體轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，帶動永磁轉(zhuǎn)子隨之同向轉(zhuǎn)動，再由增設(shè)軸段將轉(zhuǎn)矩傳遞給輸出軸[4]。通過執(zhí)行組件調(diào)節(jié)永磁體和導(dǎo)體之間的氣隙就可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載軸上輸出轉(zhuǎn)矩的變化，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)速的變化。氣隙越小，磁體與導(dǎo)體間的感應(yīng)越強(qiáng)，磁體相對位移越快，感應(yīng)電流越大，負(fù)載轉(zhuǎn)速越快[4]，達(dá)到調(diào)節(jié)負(fù)載轉(zhuǎn)速的目的。同時，電機(jī)和負(fù)載之間磁鏈接，減小了原來機(jī)械鏈接產(chǎn)生的震動問題[5]。

2 技術(shù)特點(diǎn)

2.1 安全可靠

大功率電機(jī)啟動時啟動電流較大，超出額定電流的幾倍甚至幾十倍，使變壓器和配電設(shè)備短時期內(nèi)嚴(yán)重超載，造成電壓跌落或甚至啟動失敗，嚴(yán)重時燒毀電機(jī)。采用永磁渦流柔性傳動調(diào)速技術(shù)，電機(jī)空載啟動，達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，通過控制氣隙大小，使負(fù)載轉(zhuǎn)速逐步提高，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟動，消除了因系統(tǒng)過載造成的損害，提高了電機(jī)拖動的可靠性[6]。

2.2 節(jié)能高效

采用永磁渦流柔性調(diào)速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)速的可調(diào)整性、可控制性、可重復(fù)性，使得電機(jī)功率可控，并且永磁調(diào)速器自身不消耗電能，無需外接電源，執(zhí)行組件接受控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號，通過傳動杠桿執(zhí)行定位導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子之間的氣隙，節(jié)能率可達(dá)10%～50%，節(jié)能效果顯著。

2.3 故障率低

采用永磁渦流柔性調(diào)速技術(shù)，電機(jī)和負(fù)載之間采用氣隙鏈接，而不是機(jī)械剛性鏈接，氣隙能夠有效隔離振動的傳遞，最大限度減小磨損。同時，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁體轉(zhuǎn)子安裝的軸向偏差允許2 mm，精度要求低于機(jī)械鏈接，可以降低因精度要求造成的機(jī)械振動和噪音，振動降低50%～60%。

永磁渦流柔性調(diào)速技術(shù)具有過載保護(hù)功能，在氣隙鏈接的情況下，對于沖擊性負(fù)荷具有緩沖和自動過載保護(hù)功能，減少了電機(jī)設(shè)備過熱燒損的概率，提高了系統(tǒng)可靠性[2]。

2.4 易于調(diào)節(jié)

根據(jù)永磁渦流柔性調(diào)速技術(shù)原理，電機(jī)啟動后，在轉(zhuǎn)速不變的情況下，可以通過調(diào)節(jié)氣隙大小來調(diào)節(jié)負(fù)載的轉(zhuǎn)速。因此只要電機(jī)產(chǎn)生負(fù)載所需要的轉(zhuǎn)矩，就能夠通過氣隙調(diào)節(jié)連續(xù)控制負(fù)載轉(zhuǎn)速，穩(wěn)定電機(jī)輸出功率[6]。

2.5 適用于大功率電機(jī)

由于功率較大，大功率電機(jī)啟動時需要電流較大，啟動瞬間會產(chǎn)生電壓大幅度降低，直接啟動時對電網(wǎng)和機(jī)械設(shè)備的沖擊和破壞比較嚴(yán)重。

采用變頻器啟動時間較長，產(chǎn)生熱量較大，產(chǎn)生高次諧波易破壞電機(jī)的絕緣，維護(hù)工作量大；液耦調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)對電機(jī)和負(fù)載獨(dú)立啟動，但是安裝調(diào)速復(fù)雜，聯(lián)軸器磨損問題嚴(yán)重，存在漏油現(xiàn)象，維護(hù)工作較大；永磁渦流調(diào)速能夠?qū)崿F(xiàn)零負(fù)載啟動，啟動時間短，產(chǎn)生的熱量小，適用于各種惡劣環(huán)境，對中精度要求較低，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)工作量小，軸承使用壽命長。因而永磁調(diào)速裝置相對于變頻器和液力偶合器而言，更適合于大功率電機(jī)。

3 節(jié)能改造

3.1 改造方案

針對某電廠二次風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置改造項(xiàng)目，采用水冷型永磁渦流柔性傳動裝置替代原有液耦調(diào)速裝置，永磁調(diào)速器安裝于系統(tǒng)中，通過執(zhí)行器調(diào)整氣隙，從而調(diào)整負(fù)載速度以滿足控制要求。通過DCS遙控4～20 mA信號驅(qū)動氣隙執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，調(diào)整永磁轉(zhuǎn)子和導(dǎo)體轉(zhuǎn)子之間氣隙的機(jī)構(gòu)，也可以就地通過執(zhí)行器手動調(diào)節(jié)，相關(guān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)也應(yīng)傳送至DCS。改造示意圖見圖1。

圖1 永磁渦流柔性傳動裝置示意圖

3.2 改造情況

項(xiàng)目自2015年5月開始實(shí)施，6月份投入運(yùn)行，經(jīng)過數(shù)據(jù)對比分析，節(jié)能效果良好。改造前后儀器測試數(shù)據(jù)和電能表計量統(tǒng)計數(shù)據(jù)對比見表1。

表1 永磁調(diào)速與液耦調(diào)速數(shù)據(jù)對比

永磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)平滑，運(yùn)行正常，與工頻比較，按照全年平均負(fù)荷73.3%計算，改造后二次風(fēng)機(jī)電機(jī)節(jié)能率32.41%，年節(jié)約電量357.68萬kW·h，年節(jié)能收益151.12萬元。將永磁調(diào)速與液耦調(diào)速進(jìn)行比較：在基本相同轉(zhuǎn)速下，電流節(jié)能大約在5%～8%；永磁調(diào)速后的風(fēng)機(jī)風(fēng)量略高于液耦調(diào)速，表明風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率提升了約5%～10%。因此永磁調(diào)速的整體節(jié)能可以達(dá)到液耦調(diào)速基礎(chǔ)上的10%左右。

4 結(jié)語

電廠二次風(fēng)機(jī)采用永磁渦流柔性調(diào)速技術(shù)后，與以往的變頻器、液偶器相比，啟動方便，優(yōu)勢明顯，允許電機(jī)惰走或反轉(zhuǎn)時啟動；減少了振動對二次風(fēng)機(jī)運(yùn)行的影響，占地空間小，調(diào)節(jié)范圍更大，在正常維護(hù)情況下的運(yùn)行年限可達(dá)20～25年。因此對于推廣實(shí)施大功率電機(jī)節(jié)能降耗改造、提高運(yùn)行效率具有重要意義。

[1] 李東, 蔣孝春. 永磁調(diào)速技術(shù)在電廠鍋爐風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用[J]. 能源研究與利用, 2013(2): 44-46.

[2] 廈榮海. 永磁渦流柔性傳動調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用分析[J]. 硅谷, 2014(22): 65-67.

[3] 趙克中。磁力驅(qū)動技術(shù)與設(shè)備[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[4] 肖麗. 永磁調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)在除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 中國冶金, 2014, 24(S): 268-270.

[5] 黃輝. 電廠工業(yè)水泵永磁調(diào)速改造介紹及分析[J]. 能耗與環(huán)境, 2010(4): 38-39.

[6] 沙德宏. 永磁渦流柔性傳動調(diào)速節(jié)能技術(shù)在SO2風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用[J]. 硫酸工業(yè), 2015(1): 58-61.

Application of Permanent Magnetism Turbulence Flexible Driving Speed-regulating Technology in Secondary Air Blower of a Boiler

Yu Fan, Kang Kai

(State Grid Fujian Energy Conservation Service Co., Ltd., Fuzhou 350000, China)

An introduction is presented to the basic principle and technical features of the permanent magnetism turbulence flexible driving speed-regulating technology, which is adopted to retrofit the speed control device for secondary air blower of a power plant. Results show that after the application of permanent magnetism turbulence flexible driving speed-regulating technology, both the vibration and erosion of the secondary air blower are reduced, thus obtaining significant energy saving effect.

secondary air blower; permanent magnetism speed regulation; turbulence; energy saving

2016-08-08

余 帆(1983—)，男，工程師，研究方向?yàn)殡姀S綜合節(jié)能。E-mail: yufanemail@163.com

TM301.2

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1671-086X(2017)03-0216-03