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永磁传动装置

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商品信息

 

一、永磁传动装置(永磁调速器/永磁耦合器)

1)永磁调速器

永磁调速器

2)永磁耦合器

永磁耦合器
 
  永磁调速技术是利用磁力驱动负载工作,实现了电机与负载之间非接触的扭力传递。电机驱动的主动转子高速旋转,在从动转子产生的磁场中切割磁力线,从而产生感应磁场,通过磁场之间相互作用力,驱动负载工作,实现扭力的传递。
  主动转子与从动转子之间的气隙越小,永磁传动传递的扭力越大,负载转速越高;气隙越大,永磁传动传递的扭力越小,负载转速越低。通过调整气隙的大小,可实现对负载的无级调速。是在永磁耦合器的基础上加入调节机构,调节器调节筒形永磁转子与筒形导体转子
  在轴线方向的相对位置,以改变永磁转子和导体转子耦合的有效部分,即可改变两者之间传递的扭矩,能实现可重复的、可调整的、可控制的输出扭矩和转速,实现调速节能的目的。

  3)永磁调速器空冷装置

永磁调速器空冷装置
  空冷永磁可调速器传动装置利用导体上方空气的旋转运动,驱散永磁转子与导体之间的“滑差”产生的热量。这种滑差与永磁可调速传动装置(永磁调速器)装置的扭力传递量直接相关,可以通过改变转子与导体之间的气隙进行调节。一般而言,空冷永磁可调速传动装置(永磁调速器)在电机功率范围介于10~500Hp之间的应用条件下使用。当电机功率高于500Hp或者电机转速较低时,建议采用水冷传动装置。

  4)永磁调速器水冷装置

永磁调速器水冷装置
  永磁可调速传动装置(永磁调速器)水冷装置利用永磁转子和导体的相对运动,以离心方式引导稳定的冷却水经过传动元件,发挥传导冷却功能,驱散热量。一般而言,水冷永磁可调速传动装置(永磁调速器)空冷装置用于电机功率高于500马力、永磁转子和导体的转动速度低到不足以对这些元件进行空气冷却等应用情况。公司已经将其水冷可调速传动装置成功的安装于供水泵站、引风机、冷却塔风机和其它设备上。
 

二、永磁调速器的工作原理

  永磁可调速传动装置(永磁调速器)的工作原理是通过气隙将扭力从电机端传向负载端,设备传动侧与负载侧之间无连接。位于传动装置一侧的强力稀土磁和位于另一侧的导体产生的感应电流在交互作用下产生扭力。无需采用电能。通过改变气隙间距可以实现扭力的精确控制,从而达到速度控制。
  永磁可调速传动装置(永磁调速器)由四个部分组成:
  1)永磁转子组件内含稀土磁,与负载连接。
  2)导体转子组件与电机连接。
  3)执行组件用于控制永磁转子与导体转子之间的气隙间距。
  4)轮毂和缩紧盘——高强度缩紧盘将耦合器轮毂固定在电机轴和负载轴上。缩紧盘施加径向压缩力,将轮毂紧固到轴上。在安装时,不需任何键槽或销钉。
永磁调速工作原理
  铜导体与永磁转子组件之间的相对运动在气隙内产生强劲的磁耦合力。通过改变永磁转子与导体转子之间的气隙间隔可以调节输出速度。
  磁感应原理离不开磁体与导体之间的相对运动。也就是说,输出速度总是低于输入速度。这种速度差异称为“滑差”。一般而言,永磁可调速传动装置(永磁调速器)在电机满载额定转速下运行时,滑差率介于1%和3%之间。
  永磁可调速传动装置(永磁调速器)的输出扭力始终与输入扭力相等。电机只需输出负载所需要的扭力即可。
  永磁可调速传动装置(永磁调速器)传递扭力或控制速度的能力不会因为电机与负载之间轻微的角度失准或偏移失准受到影响。实际上可以消除因失准造成的振动。由于气隙的存在,可以消除通过传动装置产生的振动传递。振动是引起轴承和密封件故障的最大原因。永磁可调速传动装置(永磁调速器)产品能减小有害振动,最大限度地减少此类问题。
  当安装在某个系统内时,永磁可调速传动装置(永磁调速器)能响应过程信号。压力、流量、液位或其它过程控制信号均由控制系统接收和调整,进而发给永磁可调速传动装置(永磁调速器)执行器。执行器用于调节气隙,而气隙可以调节负载的速度,满足控制需要。
 

三、永磁调速器的优势

  特点平滑无级调速,调速范围0-98%,实现高效节能,节电率为10-50%
  简单、可靠,机械结构,无需外接电源
  柔性启动,减少电机的冲击电流,延长设备使用寿命
  隔离振动,无机械连接
  安装简便,容忍较大的对中误差
  能适应各种恶劣环境,包括电网电压波动大、谐波严重、易燃易爆、潮湿、粉尘等场所
  延长传动系统各主要部件(轴承,密封等)的使用寿命,降低维护成本
  绿色环保,无谐波,无污染物、无EMI(电磁波)干扰问题
  使用寿命长,可达30年
  投资效益高,投资回收快。

  ♦可控启动

  对于大型带式输送机,其对驱动系统的要求主要体现在启动、制动过程中能最大限度的降低系统的惯性力,并能实现过载保护和负载平衡,将带式输送机的加速、停车和运行时的胶带张力减到最小。永磁调速器的性能完全满足这些要求,使大型带式输送机的性能达到最好。而由传统的电动机、减速器所组成的驱动装置在启动和停车过程当中输送带的带速随着电动机的转速变化而快速变化,加剧了输送机本身的振动,增大了系统的惯性力,特别是在输送带满载情况下启动更为困难,因此传统的驱动系统已经不能满足长距离、大运量的大型带式输送机需求。
  一条皮带可以由一台电动机及一套永磁调速器驱动,也可以由多台电动机及多套永磁调速器驱动。驱动电动机在皮带机启动之前空载启动,此时永磁调速器的输出轴保持不动,当驱动电动机达到满转速时,控制系统逐渐减小每台永磁调速器的气隙,启动皮带机并逐渐加速到满速度。这使得皮带机在被加速至满速度之前有一个缓慢而均匀的预拉伸过程。
  加速时间可以根据需要在规定范围内进行调整。启动驱动电动机可以按顺序空载启动,所以电动机的冲击电流非常小。由于驱动电动机可以根据运行负载进行选择而不必根据启动负载选择,所以永磁调速器驱动系统可以选用功率较小的电动机。同样控制皮带机的停车过程中,永磁调速器也可以通过延长停车时间来降低对胶带的动态冲击力。
  当驱动系统中有多台永磁调速器时,控制系统可以确保每台驱动电机分担相同的负载。合理的功率平衡可以有效地延长整个驱动系统各部件的寿命。功率平衡是通过控制每台永磁调速器的气隙,并允许一台或几台永磁调速器进行轻微滑差来实现的,系统中的任何负载的增加都引起永磁调速器产生滑差,这样驱动系统的所有部件、轴承和齿轮等都将在冲击或者过载时受到保护从而延长其使用寿命。
  大功率电机系统的启动问题一直困扰用户的最大难题,因为电机系统在启动时,基本上可以看作是满载启动,电机在合闸瞬间,启动电流超出额定工作电流的十几倍甚至几十倍,使得变压器、配电设备短期严重过载,造成电压跌落(“黑电”)甚至启动失败,严重时还可能烧毁电机。电机启动过程短的持续几秒,长的达到几十秒,电机线圈严重发热,造成电机线圈提前老化,缩短电机使用寿命。

  ♦高可靠性

  1)永磁调速器在启动负载之前驱动电机空载启动,电机达到额定的速度之后,通过控制系统使每台永磁调速器气隙逐渐缩小来缓慢、平稳地对输送带进行张紧,输送带平稳地加速到全速;使带式输送机在重载工况下可控制地逐步克服整个系统的惯性而平稳地启动;使输送带的启动非常平滑,速度由零逐渐缓慢上升,加速度为连续的,实现了无冲击的软启动。

  2)永磁调速器不仅降低了电动机的启动电流,减小了电动机的热冲击负荷及对电网的影响,从而节约电能并延长电动机的工作寿命,而且极为有效地减小了启动时传动系统对输送胶带的破坏性张力,消除了输送机启动时产生的振荡,还能大幅度减轻传动系统本身所受到的启动冲击,延长胶带、托辊等关键部件的使用寿命,保证了设备的安全可靠运行,有效地降低了设备维修及故障时间成本。

  3)使用永磁调速器时,因电机的选择是基于运动条件而不是启动条件,因而可使电机的功率及尺寸减小到最小,也能够减少不必要的设备投资和运行电费。

  4)使用永磁调速器系统,可防止输入到带式输送机的功率及力矩超过安全限度,以保证带式输送机过载时不能运行,从而保护该系统的其他部件;

  5)永磁调速器启动系数为1左右,所选择胶带的强度可降低30%左右。

  ♦环境适应

  1)室外恶劣环境
  永磁调速器的主要元件为铜盘和永磁盘,永磁材料能在恶劣的环境温度下保持强磁场特性,在地球上的极限环境温度不会超过±100℃,永磁调速器可以在这种环境温度下工作。
  而一些电子装备,如变频器,为了降低设备故障率,必须保证温度和湿度恒定在某个范围,因而需要使用专门的房间,防静电、安装精密空调等,增加了安装成本,增加了电能消耗,增加了维护需求和成本。
  2)肮脏的环境
  永磁调速器是无直接机械连接的调速装置,最小气隙为3mm,一般能在空气中飞扬的尘粒直径不会大于该尺寸,所以,它可以用于空气中粉尘较高的环境,如水泥厂、矿山等;当粉尘厚度导致机械摩擦时,可用高压水枪冲洗。而电子或电气式的调速装置必须在洁净环境工作,因此对机房环境防尘要求很高。
  3)易燃易爆环境
  永磁调速器是机械式的、无摩擦传递扭矩的调速装置,除执行机构使用较弱电力需要采用防爆结构外,主功率部分绝不会产生火花或静电,因而在易燃易爆环境下使用较为安全。适合于煤矿、油田、油船、军械库、化工、矿井、高浓度粉尘工厂等使用的皮带机、破碎机、水泵、风机、鼓风机、油泵等设备。电子或电气式设备,工作过程中易产生静电,火花甚至燃烧,不能在易燃易爆环境下使用,否则带来安全隐患。
  4)高可靠要求环境
  因为永磁调速器元件数量少,可靠性高,因而可用于对可靠性要求高的环境,如消防、远洋轮船、海军舰船、潜艇等。复杂的电子或电气装置不适宜于对可靠性要求高的使用环境。美国海军在油轮、潜艇和航母上使用永磁耦合器。

  ♦无电磁干扰

  通常通过电子或电气实现调速的装置,基本都要通过改变电机输入的电流频率或波形来实现,如大功率或高压变频器一般采取可控硅整流输入,通过PWM直流斩波实现输出频率变换,因此有很大的谐波电流,见下图。电力谐波是电力网的严重污染,按照国家电力质量标准,用电设备对电网造成的总谐波电压不得超过5%,谐波电流对每次都有严格的限值,等效为总谐波电流也在5%~8%左右,如果超过标准规定,将需要加装高成本的有源谐波滤波器,否则将会受到电力部门的处罚,从而大幅增加安装总成本。
  谐波电流电压,因为有高于50Hz基本分量,能造成电器元件的发热损耗,严重者能造成设备误动作,造成功率因素补偿电容烧毁、熔断器熔断、空气或断路器开关跳闸。
大家知道,电动机负载是感性负载,而永磁调速器为机械式调速装置,与电性能无关,因而,调速过程不会造成电流谐波,其功率因素取决于电机本身,这种功率因素问题仅利用配电系统中的电容补偿柜就可以补偿,不增加额外的成本。
电子产品或多或少都会产生电磁干扰,通常变频器的电磁干扰比较严重,在电磁兼容环境要求高的地方,为此需要巨大投资进行电磁兼容治理。永磁调速器不会产生电磁干扰。
 

四、永磁传动装置应用

  典型行业

  ·水和废水行业
  ·发电业
  ·采矿和水泥行业
  ·石油和煤气行业
  ·化学处理行业
  ·制浆造纸业
  ·暖通空调业
  ·灌溉业
  ·海运业
  ·一般制造业
  ·以及许多其它行业

  典型应用

  ·离心泵
  ·离心风机和鼓风机
  ·变矩器
  ·离心机
  ·皮带机
  ·空预器
  ·提升机
 

五、永磁传动装置典型案例

  1)石化行业

  石油石化行业中,从采油、炼油、化工等各个生产环节中,对泵、风机等机电设备运行的可靠性、稳定性都有很高的要求。如何能确保设备长期稳定运行,并能实现高效节能,才是实现企业最大的经济效益。
  永磁传动器的可靠性高,能减少振动、保护电机和负载、高效调速节能、安装维护简单,是石油石化行业机电动力设备安全节能改造的最佳选择。
  脱硫除尘风机永磁调速应用案例
脱硫除尘风机永磁调速应用案例
  优点
  ♦ 节能率36%
  ♦ 变速调节流量
  ♦ 降低振动
  ♦ 减少维护
  宁波某树脂厂永磁调速应用案例
宁波某树脂厂永磁调速应用案例
  优点
  ♦ 节能率19%
  ♦ 降低振动
  ♦ 减少维护
  ♦ 适应防爆场合
  大庆某油田抽油机永磁调速的应用案例
大庆某油田抽油机永磁调速的应用案例
  优点
  ♦ 节能率10%
  ♦ 缓冲启动
  ♦ 降低皮带更换频率
  ♦ 减少故障率,提高产量

  2)电力行业

  电厂的汽机、锅炉、燃料、化水等各个系统中的动力设备,比如凝结水泵、送引风机、空预器、皮带机、斗轮机、冷却水泵、冲渣泵等各种动力设备,很少有备用机,实际生产中对设备运行的稳定性、安全性、可靠性要求非常高。
  永磁可调速传动装置(永磁调速器)能提高电厂设备的运行可靠性、而且本身的运行维护量小,并具有很好的调速节能效果。
  九江某电厂输煤皮带机永磁传速器应用案例
九江某电厂输煤皮带机永磁传速器应用案例
  优点
  ♦ 缓冲启动
  ♦ 减少系统的维护量
  ♦ 降低振动
  ♦ 过载保护
  某电厂循环水泵永磁传速器应用案例
某电厂循环水泵永磁传速器应用案例
  优点
  ♦ 节能率25%
  ♦ 维护少
  ♦ 体积小
  ♦ 无谐波
  ♦ 降低振动

  3)煤炭行业

  在煤炭的开采、输送、分选流程中,大量的使用皮带输送机、刮板机、泵、风机等机电设备,这些设备的电机与负载之间还是采用传统的联轴器或液力偶合器,对生产存在以下影响:
  故障率高,检修频繁;
  对心困难,安装麻烦;
  设备震动大;
  有漏油问题;
  电机的启动电流大、备品备件的用量多、使用成本高,而且电机过载保护能力差、设备的维护频繁、维护工作量大,对正常的生产造成一定的影响。
  采用永磁传动器替代传统的联轴器和液力偶合器,安装简单,免维护,具有很好的缓冲启动和过载保护功能,并能很好的保护电机和负载,降低振动,减少设备故障率,提高生产能力。对于水泵与风机采用永磁传动后,具有很好的节能效果。
  某煤矿鼓风机永磁调速器应用案例
某煤矿鼓风机永磁调速器应用案例
  优点
  ♦ 降低振动至0.05mm
  ♦ 减少风机的维护量
  ♦ 降低维护成本
  ♦ 节能率15%

  4)冶金行业

  在冶金行业中从烧结、炼铁、炼钢、炸机、焦化等生产流程中,需要大量的水、空气,需要泵、风机类设备。冶金行业粉尘大、温度高、设备运行的能耗高,安装维护工作量大。
  永磁传动可应用在除尘风机、助燃风机、环冷风机、高低压泵、冷却水泵、输送带、破碎机等动力设备上,安装可靠、节能降耗。
  除尘风机永磁调速器应用案例
除尘风机永磁调速器应用案例
  优点
  ♦ 节能率10%
  ♦ 减少系统的维护量
  ♦ 降低振动
  ♦ 过载保护
  射水泵永磁调速器应用案例
射水泵永磁调速器应用案例
  优点
  ♦ 节能率24%
  ♦ 减少系统的维护量
  ♦ 降低振动
  ♦ 过载保护
  钢铁厂除尘风机永磁调速器应用案例
钢铁厂除尘风机永磁调速器应用案例
  优点
  ♦ 节能率10%
  ♦ 减少系统的维护量
  ♦ 降低振动
  ♦ 过载保护

  5)水泥行业

  从原料破碎、输送、到预热、煅烧、熟料输送、冷却等生产过程中,风机是非常关键的设备,采用永磁传动可以提高风机运行的可靠性,减少维护费用,节能效果好。
  水泥厂适合永磁传动的设备:窑头、窑尾风机、高温风机、循环风机、除尘风机、篦冷风机、皮带机、破碎机等。
  水泥厂风机永磁调速器的应用案例
水泥厂风机永磁调速器的应用案例
  优点
  ♦ 节能率11%
  ♦ 减少维护量
  ♦ 降低振动
  ♦ 年节约电费20万
  新材料皮带机永磁调速器的应用案例
新材料皮带机永磁调速器的应用案例
  优点
  ♦ 节能率12%
  ♦ 降低振动
  ♦ 缓冲启动
  ♦ 免维护

  6)船舶行业

  近年来船用设备采用永磁变频器应用越来越广泛,主要应用于船舶上的风机和绞盘,此外,货舱船、主推进器、舵桨驱动,物料泵及压缩机上也有应用。随着我国船舶行业的快速发展,大功率永磁传动装置电机已成功应用于船舶电力推进系统中。通过对变频调速系统中直接转矩控制理论的分析,建立了基于传统开关表的直接转矩控制仿真模型。仿真结果表明,采用永磁调速器技术的变频调速系统中,推进永磁电机的加速时间较快,同时能够满足船用大功率永磁电机在动态转矩响应方面的要求。

  7)造纸行业

  造纸机的辅助设施包括以下几个系统:供浆系统、白水系统、真空系统、压缩空气系统、化学品制备及传送系统、供水系统、蒸汽系统等。为了使造纸机能够连续均衡地运转,它的辅助设施能力,一般应超过造纸机的最大生产能力的15%~30%。采用永磁传动可以提高风机运行的可靠性,减少维护费用,节能效果好。
  造纸行业适合永磁传动的设备:冲浆泵、造纸机、砂磨机、泵、鼓风机和排风机等。