各類風機和泵在高耗能企業(yè)中大量應(yīng)用。風機和泵選型均以系統(tǒng)的最大流量或壓力需求來設(shè)計,考慮到跑冒滴漏、還會留有一定的設(shè)計余量。常用的調(diào)節(jié)方式是通過調(diào)節(jié)擋板或閥門的開度來調(diào)節(jié)流量或壓力,不僅導(dǎo)致嚴重的節(jié)流損失,也會使風機水泵的運行工況點偏離最佳效率點,造成電能浪費。因此調(diào)速技術(shù)獲得了廣泛的應(yīng)用,例如傳統(tǒng)的液力耦合調(diào)速、目前應(yīng)用最廣的變頻調(diào)速等。這些年高壓變頻大面積使用,也逐漸暴露了一些新的問題:首先產(chǎn)生大量的諧波,污染電網(wǎng);其次比較嬌氣、難維護(易受溫度、濕度、粉塵、諧波等影響);再次故障不可預(yù)測,元器件壽命短,等等。
永磁調(diào)速技術(shù)是近幾年發(fā)展起來并趨于成熟的一種調(diào)速技術(shù)。永磁調(diào)速是電氣原理機械實現(xiàn),通過機械手段調(diào)節(jié)切割磁力線的多少,從而實現(xiàn)對負載的調(diào)速,屬于機械調(diào)速。其本質(zhì)是扭矩控制系統(tǒng),轉(zhuǎn)速下降扭矩隨之變小,因此不適合恒扭矩負載調(diào)速。由于其簡單可靠、免維護特性,永磁調(diào)速受到越來越廣泛的歡迎。這些年永磁調(diào)速也出現(xiàn)了許多不同的結(jié)構(gòu)型式,無論哪種結(jié)構(gòu)型式,永磁調(diào)速器均由導(dǎo)體轉(zhuǎn)子、永磁轉(zhuǎn)子和調(diào)節(jié)器三部分組成。目前主流的結(jié)構(gòu)型式為套筒式和圓盤式兩種結(jié)構(gòu),如下圖所示,下面分別做簡單介紹。
圖(從左至右分別為):套筒式 圓盤式
套筒式永磁調(diào)速器由外導(dǎo)體轉(zhuǎn)子、內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子和調(diào)節(jié)機構(gòu)三部分組成 ,外導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)磁場,感應(yīng)磁場與永磁場嚙合產(chǎn)生扭矩,通過調(diào)節(jié)永磁場與導(dǎo)體之間的嚙合面積就可以實現(xiàn)傳遞扭矩的大小,從而實現(xiàn)負載轉(zhuǎn)速變化。
圓盤式永磁調(diào)速由外面左右兩個銅盤形成的籠狀導(dǎo)體轉(zhuǎn)子、內(nèi)部兩個永磁轉(zhuǎn)子和調(diào)節(jié)機構(gòu)三部分組成,通過調(diào)節(jié)兩邊的氣隙大小就可以實現(xiàn)負載調(diào)速。
無論哪種結(jié)構(gòu)型式都實現(xiàn)了電機和負載之間的能量進行無機械接觸傳遞,這樣好處是簡單、可靠、減振。下面針對這兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點進行比較,方便大家選擇。
1、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度:由上圖剖面圖可以看出,圓盤式永磁調(diào)速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,比套筒式永磁調(diào)速的零件多,特別是多了3組齒輪齒條結(jié)構(gòu),齒輪齒條需要潤滑,屬于易損件。
2、調(diào)節(jié)力大小:由于圓盤式永磁調(diào)速永磁轉(zhuǎn)子移動方向沿磁力線平行方向,調(diào)節(jié)力大,超過400kW后需要放杠桿才能拉動;而套筒式永磁調(diào)速的調(diào)節(jié)方向沿著磁場的切線方向,調(diào)節(jié)力小,不需要推力軸承,也不需要放杠桿。因此套筒式永磁調(diào)速器的調(diào)節(jié)機構(gòu)比盤式永磁調(diào)速器結(jié)構(gòu)簡單。
3、散熱結(jié)構(gòu):針對大功率而言,盤式永磁調(diào)速冷卻需要將冷卻介質(zhì)(水/油)引入發(fā)熱面導(dǎo)體轉(zhuǎn)子內(nèi),高速旋轉(zhuǎn)后通過離心力向外甩出,經(jīng)過加速后的介質(zhì)高速沖刷兩導(dǎo)體盤之間的連接桿,因此該連接桿為易損件,定期更換。而套筒式永磁轉(zhuǎn)子沒有該零件,水直接通過氣隙甩出。
4、安裝維護:圓盤式永磁調(diào)速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,特別是導(dǎo)體盤和用磁盤之間的吸引力很大,導(dǎo)致軸向?qū)χ泻茈y,對不好就會產(chǎn)生很大的軸向力,軸向力會越來越大,最終會導(dǎo)致擦盤(擦盤是常見故障,也就是永磁盤與銅盤接觸上了)因此其任何故障均需要需要返廠進行處理。而套筒式結(jié)構(gòu)簡單、維修容易,可現(xiàn)場維護。
5、冷卻介質(zhì):由于圓盤式的齒輪齒條需要潤滑、兩導(dǎo)體盤之間的連接桿有沖刷力(相當于水刀)、蝸輪蝸桿需要潤滑等等這些技術(shù)難題,用水冷很難解決,因此國內(nèi)仿造圓盤式永磁調(diào)速器的廠家基本上都采用油冷。油冷本身并沒有什么技術(shù),做水冷的只需要換一下介質(zhì)就可以變油冷,而做油冷的換不了水;同時水冷的可以做開式冷卻,系統(tǒng)更簡單。而套筒式永磁調(diào)速器由于沒有齒輪齒條、沒有蝸輪蝸桿、沒有被高速沖刷的連接桿,因此優(yōu)先推薦水冷。油冷的現(xiàn)場麻煩,運行成本稍高。
6、體積:圓盤式永磁調(diào)速器的功率增加,只能是通過增大直徑和磁路優(yōu)化兩種辦法;而套筒式永磁調(diào)速器除了增大直徑和磁路優(yōu)化外,還可以增加軸向長度。因此套筒式永磁調(diào)速器更容易實現(xiàn)更大功率,同等功率體積相對較小。
7、調(diào)節(jié)的線性度:永磁調(diào)速的調(diào)節(jié)性能均是非線性的,但是套筒式永磁調(diào)速的線性度比圓盤式好。當然這樣也會導(dǎo)致套筒式永磁調(diào)速器設(shè)備軸向長度比圓盤式稍長。
道家老子告訴我們:大道至簡。至簡永磁調(diào)速--套筒式永磁調(diào)速,越簡單越好用!
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