永磁调速驱动器在闭式冷却水泵上的节能改造

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1、万方数据2010年第4期(总第333期)节能ENERGYCoNSERVATION永磁调速驱动器在闭式冷却水泵上的节能改造赵国祥1。马文静2，曹永刚1(1．南通天生港发电有限公司，江苏南通226003；2．南通纺织职业技术学院，江苏南通226007)摘要：永磁调速驱动器通过调整永磁体与铜导体之间的气隙控制传递扭矩的大小，是非接触机械联接，振动小，维护成本低，对电机无要求，与变频控制相比具有明显的技术优势。莱发电公司闲式冷却水泵上应用永磁调速驱动器进行流量控制，投运后，电机电流下降，节能达48％。改造工程简单，

2、总投资85万元，3年可回收投资成本。关键词：永磁调速；节能；闭式；冷却水泵中图分类号：TM621．9文献标识码：B文章编号：1004—7948(2010104—0041-03引言南通天生港发电有限公司一车间2台330MW机组辅机冷却水系统采用闭式循环冷却方式运行，系统采用2台闭式冷却水泵与3台闭冷器为用户提供冷却水。系统的运行方式为：2台闭式冷却水泵一用一备，秋冬季节2台闭冷器运行，春夏季节3台闭冷器运行。水泵的运行流量随季节和系统负荷的变化而变化，目前采用闭式冷却水泵出口阀门开度来控制水泵的流量。这种流量

3、控制方式存在的问题是管网的阻力损失大，阀门节流损失大。为了减少阀门节流损失，减少电能消耗，目前广泛采用的方法是给水泵电机加装变频器，采用变频调节的方式实现流量的控制，从而达到节能的目的。南通天生港发电有限公司通过深入调研后，决定采用加装永磁调速驱动器的方法实现节能目的。1永磁调速驱动器概述1．1永磁磁力驱动技术永磁磁力驱动技术是以现代磁学的基本理论为基础，应用永磁材料所产生的磁力作用来实现力或者力矩(功率)无接触传递的一种新技术。实现这一技术的装置称为永磁磁力驱动器，或称为永磁磁力传动器、永磁磁力耦合器、永

4、磁磁力联轴器等。1940年，英国人Charles和GeoffreyHwward首次解决了具有危险性介质化工泵的泄漏问题，解决的方法是用磁力驱动泵。在此后30多年里永磁传动技术由于磁性材料的原因进步十分缓慢。1983年高性能钕铁硼(NdFeB)永磁材料的问世，为磁力驱动泵的快速发展提供了关键部件的材料。近年来永磁驱动技术已从泵类向其他密封机械扩展，技术上集中于提高设备的可靠性、抗介质腐蚀新材料的研究，流体技术及制造装配的精度。磁力泵代表着一个国家制造技术的水平，近年来工业发达国家的磁力泵在效率、寿命、制造周期

5、、成本、可靠性等方面有了突破性的进展。1999年，美国MagnaDrive公司对永磁传动研究实现了突破，实现了对风机水泵旋转负载进行调速，大大地提高了永磁传动的传动效率，全面提高了电机系统的可靠性，并将传递的功率大大提高，最大功率可达5000kW。1．2永磁调速驱动器原理MagnaDrive永磁调速驱动器是通过铜导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输，即驱动(电动机)和被驱动(负载)之间无机械连接。永磁调速驱动器结构如图1所示。永磁调速器主要由铜转子、永磁转子和气隙控制器三部分组成，其中铜转子固

6、定安装在电动机轴上，永磁转子固定安装在负载转轴上，铜转子和永磁转子之间的间隙称为气隙，气隙控制器用于调节永磁转子与铜转子之间气隙的大小。这样电动机和负载由原来的硬(机械)链接转变为软(磁)链接，通过调节永磁体和铜导体之间的气隙就可实现负载轴上的输出转矩变化，从而实万方数据节能ENERGYCONSERVATION2010年第4期(总第333期)现对负载转速的调节。图1永磁调速器结构图永磁调速驱动器工作原理如图2所示。铜转子和磁转子可以自由地独立旋转，当铜转子旋转时，铜转子与磁转子产生相对运动，交变磁场通过气隙

7、在铜转子上产生涡流，同时涡流产生的感应磁场与永磁场相互作用，带动磁转子沿着与铜转子相同的方向旋转，结果在负载侧输出轴上产生扭矩，从而带动负载做旋转运动。通过调节永磁体和铜导体之间的气隙控制传递扭矩的大小，从而获得可调、可控的负载转速。图2永磁调速原理图1．3永磁调速驱动器的特点永磁调速驱动器作为一种较新的机械节能调速装置，可靠性高，维护成本低，安装简单，对电网无污染，使用寿命可达25年。据统计，超过80％的旋转设备的故障是由于振动引起，振动缩短密封件和轴承的寿命，并且使设备温度升高。而永磁调速驱动器传输能量

8、和控制速度的能力不受电动机轴和负载轴之间由于安装未对准原因而产生的小角度或者小偏移的影响，排除了未对准而产生的振动问题。由于没有机械链接，即使电动机本身引起的振动也不会引起负载振动，使整个系统的振动问题得到有效降低。永磁调速装置减振的关键在于通过空气间隙传递扭矩，而没有直接的物理连接，其空气间隙最小为1．6mm。永磁调速驱动器突出优点表现在可以方便地对现有设备进行改造，不需要对现有电动机和供电电源进行任何改动。安