永磁驅(qū)動技術(shù)是近年來國際上開發(fā)的一項(xiàng)突破性新技術(shù),是專門針對風(fēng)機(jī)、泵類離心負(fù)載調(diào)速節(jié)能的適用技術(shù)，它具有高效節(jié)能、高可靠性、無剛性連接傳遞扭矩、可在惡劣環(huán)境下應(yīng)用、減少整體系統(tǒng)振動、減少系統(tǒng)維護(hù)和延長系統(tǒng)使用壽命等特點(diǎn)。尤其是其不產(chǎn)生諧波且低速下不造成電動機(jī)發(fā)熱的優(yōu)良調(diào)速特性,更使其成為風(fēng)機(jī)及泵類設(shè)備節(jié)能技術(shù)改造的不二選擇。變頻調(diào)速技術(shù)是在電動機(jī)供電電源與電動機(jī)定子間加入一個可改變電動機(jī)供電電源頻率的變流裝置,將通常50Hz工頻交流電源變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電源的調(diào)速技術(shù)。

風(fēng)機(jī)、泵類和空壓機(jī)是工廠重要的耗電設(shè)備,應(yīng)用范圍較廣,耗電量巨大,做好此類負(fù)荷的節(jié)能工作十分必要。一般風(fēng)機(jī)常年處于恒速運(yùn)行狀態(tài)，以風(fēng)門開度調(diào)節(jié)風(fēng)量,大量能源耗損于風(fēng)門所增加的阻力上,很不經(jīng)濟(jì),更不合乎節(jié)能減排的號召。通過高效的電動機(jī)調(diào)速來滿足運(yùn)行中負(fù)荷的變化,是提高風(fēng)機(jī)和水泵運(yùn)行效率和降低工廠用電量的主要手段。根據(jù)公式:轉(zhuǎn)速n=(1-s)60/p,傳統(tǒng)的調(diào)速方法主要有:改變磁極對數(shù)p,調(diào)轉(zhuǎn)差率s和改變電源頻率/三種方法。變頻器是通過改變電源頻率的方式來改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速的,軸功率會大大降低,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能;永磁調(diào)速器是通過改變電動機(jī)與負(fù)載之間的滑差實(shí)現(xiàn)調(diào)速的,打破了傳統(tǒng)的調(diào)速觀念,作為近幾年來先進(jìn)的交流調(diào)速技術(shù),有著調(diào)節(jié)方便，節(jié)能效果好，沒有諧波污染或電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。

1.永磁調(diào)速與變頻調(diào)速原理

1.1永磁調(diào)速原理

永磁調(diào)速器是通過氣隙傳遞轉(zhuǎn)矩的革命性傳動設(shè)備,電動機(jī)與負(fù)載設(shè)備轉(zhuǎn)軸之間無須機(jī)械連接,電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時帶動導(dǎo)磁盤在裝有強(qiáng)力稀土磁鐵的磁盤所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場中切割磁力線,因而在導(dǎo)磁盤中產(chǎn)生渦電流。該渦電流在導(dǎo)磁盤上產(chǎn)生反感磁場,拉動導(dǎo)磁盤與磁盤的相對運(yùn)動,從而實(shí)現(xiàn)了電動機(jī)與負(fù)載之間的轉(zhuǎn)矩傳輸。

電動機(jī)與負(fù)載之間的轉(zhuǎn)矩傳輸,不同于常規(guī)的硬機(jī)械連接方式,而是通過氣隙連接的。它不僅可以通過調(diào)整氣隙實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)整,還帶來很多其他調(diào)速方式所不具備的優(yōu)點(diǎn)。

永磁調(diào)速系統(tǒng)的可編程邏輯控制器PLC現(xiàn)場控制器采集如壓力、流量和液位等過程信號以及其他相關(guān)的控制信號，進(jìn)行相關(guān)的調(diào)速計算處理，然后將計算結(jié)果提供給執(zhí)行器。該執(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。

1.2變頻調(diào)原理

變頻調(diào)速技術(shù)是在電動機(jī)供電電源與電動機(jī)定子間加入一個可改變電動機(jī)供電電源頻率的變流裝置,將通常50hz工頻交流電源變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電源,實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的裝置稱為變頻器。

目前國內(nèi)大都使用交一直一交變頻器,變頻器一般由整流器、濾波器、驅(qū)動電路、保護(hù)電路以及控制器等部分組成。首先將單相或三相交流電源通過整流器并經(jīng)電容濾波后,形成幅值基本固定的直流電壓加在逆變器上,利用逆變器功率元件的通斷控制,使逆變器輸出端獲得一定形狀的知形脈沖波形。通過改變矩形脈沖的高度控制其電壓幅值;通過改變調(diào)制周期控制其輸出頻率,從而在逆變器上同時進(jìn)行輸出電壓和頻率的控制，從而滿足變頻器調(diào)速對協(xié)調(diào)控制的要求。

2.兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)比較

2.1永磁調(diào)速系統(tǒng)

送風(fēng)機(jī)所采用的永磁調(diào)速裝置，可以進(jìn)行遠(yuǎn)端和就地控制，運(yùn)行操作方便，有一定的節(jié)電效果。永磁調(diào)速器是通過氣隙傳遞轉(zhuǎn)矩的，從而實(shí)現(xiàn)了電動機(jī)與負(fù)載之間的轉(zhuǎn)矩傳輸,減少了電動機(jī)由于風(fēng)機(jī)造成的振動問題。在實(shí)現(xiàn)軟起動過程中,永磁調(diào)速器的起動過程是先將氣隙調(diào)節(jié)到大,這時電動機(jī)與負(fù)載是完全脫開的,實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的空載起動,然后通過慢慢加速起動負(fù)載,當(dāng)永磁調(diào)速器自動系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,可以通過執(zhí)行器手動調(diào)節(jié)。

盡管永磁調(diào)速存在著許多優(yōu)點(diǎn),但在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些缺陷。由于永磁在調(diào)速過程中力的作用,造成對電動機(jī)軸承的磨損加大。同時永磁調(diào)速在運(yùn)行時,噪聲相對較大,影響環(huán)境,且運(yùn)行中溫度高。另外永磁調(diào)速在安裝時,電動機(jī)要向后移動,對電動機(jī)基礎(chǔ)要加以改造,并對其加裝剛性支座,相對于變頻調(diào)速改造時間較長同時還要求電動機(jī)的軸向竄動要在一定范圍內(nèi)以保證運(yùn)行平穩(wěn)。

2.2變頻調(diào)速系統(tǒng)

變頻調(diào)速是通過改變定子電源的頻率來改變同步頻率實(shí)現(xiàn)電動機(jī)調(diào)速的。在調(diào)速的整個過程中,從高速到低速可以保持有限的轉(zhuǎn)差率,理論上來講具有高效、調(diào)速范圍寬(10%-)和準(zhǔn)確度高等性能,節(jié)電效果可達(dá)到30%-40%。變頻器技術(shù)運(yùn)用時間較長,技術(shù)相對成熟,設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn),故障率較低。

由于變頻器的變流過程都是由半導(dǎo)體電力電子器件進(jìn)行整流及逆變而實(shí)現(xiàn)的。而變流過程需要電力電子器件能承受相應(yīng)工作電壓(這是電力電子器件非常重要的),同時在變流過程中產(chǎn)生功率損耗。功率損耗與通過變流裝置的電能功率成正比,在一定程度上影響了節(jié)電率。另外,變頻器的壽命約為8年,且隨著使用年限的增加,故障率逐年提高,同時,變頻器運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高,廠家配件貴,維護(hù)保養(yǎng)難度較大。

3.兩類調(diào)速系統(tǒng)在運(yùn)用中的改進(jìn)建議

綜上所述,兩類調(diào)速在熱電車間應(yīng)用總體狀況良好,但各自也存在一些問題和缺陷,通過總結(jié)安裝和運(yùn)行中的一些實(shí)際經(jīng)驗(yàn),提出了改進(jìn)建議,以確保設(shè)備安穩(wěn)運(yùn)行。

3.1針對永磁調(diào)速系統(tǒng),建議以下幾點(diǎn)：

1) 選擇永磁調(diào)速裝置時應(yīng)注意設(shè)備容量在它的使用范圍內(nèi)(安裝時注意永磁調(diào)速裝置的形式

2) 永磁調(diào)速裝置應(yīng)安裝在通風(fēng)且寬敞的場地,好不要安裝在狹小的廠房內(nèi),建議安裝水冷型永磁調(diào)速裝置。

3) 安裝過程中建議加裝支座,有條件加裝軸瓦式基座。

4) 在安裝時要檢查電動機(jī)軸承軸向竄動情況,使其在規(guī)定范圍內(nèi),防止造成磁盤吸合的故障。

5) 對投入運(yùn)行的設(shè)備,加強(qiáng)設(shè)備巡檢,做好檢測振動、溫度工作,同時做好維護(hù)工作,定期檢查、維護(hù),做好潤滑加脂工作,以確保裝置穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2針對變頻調(diào)速系統(tǒng),建議以下幾點(diǎn)：

1) 為抑制變頻器整流和逆變產(chǎn)生的諧波,可在變頻器前加裝電抗器或電源濾波器。這種方法可使電磁干擾電流降至原來的1/10,效果較明顯;現(xiàn)在如施耐德、ABB公司的大多數(shù)產(chǎn)品已在內(nèi)部加裝了電抗器,用以減小諧波污染。

2) 變頻器在安裝時應(yīng)注意:電源電纜采用屏蔽電纜,屏蔽電纜穿鐵管并接地,輸出電纜也穿鐵管并接地,屏蔽層應(yīng)在接變頻器處和電動機(jī)處兩端都接地。

3) 變頻器安裝地點(diǎn)環(huán)境衛(wèi)生,通風(fēng)要好,做好防護(hù),通風(fēng)措施,變頻器運(yùn)行半年應(yīng)進(jìn)行內(nèi)部徹底的清掃檢查,防止內(nèi)部積灰造成半導(dǎo)體元器件損壞的變頻器故障。

4) 對運(yùn)行時間8年以上的變頻器制定計劃及時進(jìn)行更換。