永磁調速器在電廠中的應用

　　永磁調速器在電廠中被應用在風機、泵等機械系統中，通過永磁調速器在機械系統中的改造，有效地降低了電能的消耗，并且具有較為可靠的性能，可行性強。

　　1. 永磁調速器的結構及原理

　　永磁調速器由四個部件組成：永磁轉子，是鑲有永磁體的鋁盤，與負載軸相連；導體轉子，為導體磁盤，與電機軸相連接；氣隙執行結構，為調整磁盤與導磁盤之間氣隙的結構；還有轉軸連接殼與緊縮盤，以緊縮盤裝置與電機及負載軸相連接。導體轉子與電動機轉速一致， 在運行過程中保持不變。通過調節氣隙可以實現負載軸上的輸出轉矩變化，從而實現負載轉速變化。當導體轉子旋轉時，導體轉子與永磁轉子產生相對運動，磁場通過氣隙在導體轉子上產生感應電流，使導體轉子在磁場中受到力的作用，在反作用力的作用下永磁轉子沿著與導體轉子相同的方向旋轉，結果在負載軸上產生扭矩，從而帶動負載做旋轉運動。因此通過調節氣隙可以獲得可調整的、可控制的、可重復的負載轉速，實現負載轉速的調節。

　　2. 永磁調速器的特點

　　在電廠的變頻器使用中，高壓變頻器是傳統的機械系統。與高壓變頻器相比較，永磁調速器具有以下特點：在運作的基本原理上，高壓變頻器采用復雜的電路拓撲將數以萬計的電力電子元器件串并聯， 實現對高壓電機的輸入頻率和輸人電壓的改變， 從而實現電機的轉速變化， 屬于電氣調速，而永磁調速器采用高強度的永磁轉子與導體轉子相互作用， 使得電機與負載沒有機械連接， 通過調節氣隙的大小實現負荷調速， 電機轉速不變， 負荷調速屬于機械調速；由于永磁調速器使電機和泵軸沒有機械連接， 系統啟動時相當于電機空載啟動， 有效地降低了電機啟動電流大的問題， 而且可以實現泵體有選擇地啟動和停止， 大大提高了系統的啟停性能；永磁調速器的可靠性高于高壓變頻器；高壓變頻器會污染電網，產生電磁輻射，不利于環保，永磁調速器則不產生污染物，不產生諧波；高壓變頻器的使用壽命在5-10年，較永磁調速器的10-20年壽命短，且永磁調速器的穩定性好，調節精度高；高壓變頻器對溫度、濕度和粉塵等環境要求較高，而永磁調速器可適應各種惡劣環境；高壓變頻器的維護要求較高，且費用昂貴，永磁調速器的維護工作量小，維護費用低，電動機和負載沒有機械連接，使查找和修理故障變得非常簡單；在隔振效果上，高壓變頻器的效果不如永磁調速器的效果好，永磁調速器以消除電動機和負載之間的振動傳遞；在部件的折損上，高壓變頻器易損壞電力、電容等部件，永磁調速器則不需考慮此問題；在散熱的問題上，高壓變頻器的電機需要強制散熱，而永磁調速器則對散熱效果的影響要求不高；高壓變頻器的結構復雜且體積大，永磁調速器的結構相較而言簡單且占用空間小，可以允許較大的安裝對中誤差，大大地簡化了安裝調試過程，安裝方便的同時，還可方便地對現有系統進行改造或用在新建系統上，能夠大大地縮短施工周期；但是永磁調速器的價格相對較高。

　　3. 永磁調速器在電場中的應用

　　對于風機水泵這種離心負載，其工作原理符合比例定律。即說明流量Q、壓力H、功率P、扭矩T與轉速n都是有一定的比例關系的。當輸出流量或壓力減少時，按照離心負載的相似定律，電動機功率急劇下降，減少了能源需求，從而大大地節約了能源。當然，任何一種調速裝置都是有耗能的，但這種能耗量遠遠低于輸入能耗的降低量，因此可以實現很好的節能效果。如果輸出的流量降低了20%，輸出的壓力則降低到滿負載的38%，因而能源需求會降低將近50%。節能效果顯著。

　　3.1 在引風機上的應用

　　永磁調速器的設備的電動機軸和負載軸之間長度有一定的距離，一般情況下來講，這個距離和長度完全可以不用在原有的設備上做任何的改動，只需要在其中制作一段專用軸聯接即可，工程較簡單。只需要將引風機的液力耦合裝置改為永磁調速器即可。為了實現自動控制，可將原用來調節液力耦合器開度的控制信號直接接到永磁調速設備上，形成就地PLC 控制系統，并和DCS 接口，完成遠操和自動控制功能。目前機組運行時，引風機入口擋板全開，運行工況變化時，由液力耦合器進行調節，有一定的節能效果。但是在整個機械系統中，液力耦合器在運行時會出現震動問題，且耦合器本身結構復雜，導致在維護的時候有一定程度的困難。耦合器的傳遞效率低、傳遞介質發熱較嚴重、部件易損，增加了運行成本，也沒有達到節省能源的效果。

　　3.2 在泵上的應用

　　將高壓電動機和泵體之間的剛性聯軸器改為永磁調速器后，使系統設備增加了超聲波液位傳感器、紅外溫度傳感器、PLC控制柜及電動執行機構、轉速與溫度顯示和速度傳感器等，還可以設置堵轉保護、高溫保護和空載保護， 并配備相應的報警信號。永磁調速器取代了原來的剛性聯軸器后， 將原來的一個長軸系統變成了兩個互不相連的短軸系統， 這樣泵體側的振動就不會傳遞到高壓電機側。

　　永磁調速器在電廠泵系統的改造中，伺服機控制系統根據池中水位發出的指令， 調節永磁調速器的磁轉子與銅轉子之間的氣隙大小， 實現對泵軸轉速的調節。液位傳感器將液位信號送人PLC控制柜， 并計算出當前應采用的磁隙， 將磁隙量送人電動執行機構， 達到系統自動調整轉速的目的。永磁調速器還可允許電機軸和泵軸之間的安裝存在5毫米的對中誤差， 可有效地排除因對中不好造成的振動。這樣就可以實現避免高壓電機頻繁啟停和進出的自動平衡，且不需人工參與，延長了電機、泵體以及高壓開關的壽命， 同時將顯著延長軸承和密封件的壽命，另外還可以大大減小長軸系統對振動的放大效應。

　　4. 結語

　　永磁調速器有效地解決了系統負載中的減震、軟啟動和過載保護等問題。并且永磁調速器能夠適應粉塵和濕度相對較大的環境，另外還有安裝操作簡單，占用空間小，不影響機械系統中其他部件的工作與功能的優點。永磁調速器利用在電廠的機械系統中真正地實現了電能的節約，遵循了我國節能減排的政策。