磁力調(diào)速器在水泥廠風機節(jié)能應用

  水泥工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展、生產(chǎn)建設(shè)和人民生活不可缺少的基礎(chǔ)原材料工業(yè)。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，水泥產(chǎn)業(yè)已達到相當大的規(guī)模。伴隨著新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的快速發(fā)展和應用。工藝系統(tǒng)需要大量的風機設(shè)備，用于系統(tǒng)通風換熱的風機包括：原料磨循環(huán)風機（輥式磨，球磨），廢氣處理排風機，窯尾高溫風機，篦冷機冷卻風機，冷卻機排風機，煤磨系統(tǒng)風機，水泥磨輥壓機系統(tǒng)循環(huán)風機，水泥磨通風風機及選粉風機等。 這些風機都需要隨工況條件和產(chǎn)量的變化，調(diào)整風量、風壓。這些大型風機電動機電耗占成本30%，水泥生產(chǎn)企業(yè)間競爭非常激烈，企業(yè)最關(guān)鍵還是壓縮制造成本，因此，選擇合理的調(diào)速方式既滿足不同工況條件下的生產(chǎn), 降低系統(tǒng)風機所消耗的電能，對降低水泥成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益將起到重要作用。本文介紹的磁力調(diào)速器應用在水泥風機調(diào)速上是解決這些問題做好方法。

  一、水泥廠中風機能耗現(xiàn)狀

  水泥廠風機的選型點都是按照滿負荷狀態(tài)設(shè)計的，實際生產(chǎn)中受多種復雜因素的影響，與設(shè)計的工作狀態(tài)有很大的偏離，風機經(jīng)常在低于設(shè)計的滿負荷狀態(tài)下運行。 風機為滿足滿負荷狀態(tài)，在選型時都附加一定的風量、風壓儲備，若按風量儲備10%，風壓儲備15%，則功率有26.5%的儲備，人為增大了電機的功率儲備。 系統(tǒng)采用袋收塵器的風機，新袋子與換袋之前的濾袋阻力相差約1/3，相當于400~500Pa，而風機設(shè)計選型是按照濾袋的最大阻力來考慮的,因此從投產(chǎn)初期開始相當長一段時間內(nèi),風機經(jīng)常在低阻力下運行,此點在生產(chǎn)過程中體現(xiàn)的很明顯，對風機功率影響約20%。原料磨、煤磨開停對窯頭、窯尾收塵器風機風量均有影響，特別是近年來余熱發(fā)電系統(tǒng)開停對系統(tǒng)風機的風量和風壓都會產(chǎn)生影響。 受以上各種因素的影響。選擇一種行之有效的調(diào)節(jié)性能方法是水泥廠滿足工藝的必然要求。

  二、目前水泥廠風機傳統(tǒng)性能調(diào)整方式

  調(diào)節(jié)門節(jié)流法是目前水泥廠中最常用傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式，通過調(diào)節(jié)風機入口閥門開度的大小來調(diào)節(jié)風機風量。但該方法存在人為增加風阻、風機效率低、損耗嚴重等缺點。進口閥門開度的改變，使風機系統(tǒng)的工作點偏移，效率降低。

  液力偶合器調(diào)速是在電機轉(zhuǎn)速不變的情況下，通過改變液力偶合器工作室內(nèi)液面的高度，改變液力偶合器所傳遞的轉(zhuǎn)矩和輸出軸的轉(zhuǎn)速，使電機和風機轉(zhuǎn)速不一致，實現(xiàn)調(diào)節(jié)風量的目的。但在調(diào)節(jié)過程中要產(chǎn)生功率及機械等損耗，電機輸出端轉(zhuǎn)速不變，因此所需功率不變，只能達到調(diào)速目的不能實現(xiàn)節(jié)能。

  電機變頻調(diào)速是通過改變電源的頻率和轉(zhuǎn)差率達到調(diào)速目的，電機變頻調(diào)速可以實現(xiàn)風機轉(zhuǎn)速無級變換，對風機的流量可調(diào)性好。這種方法既可調(diào)速也起到節(jié)能作用，當前應用較為廣泛。變頻器國外產(chǎn)品較為穩(wěn)定，但價格高。國內(nèi)變頻器質(zhì)量參差不齊，變頻器電器元件較多，特別是處理芯片升級換代快，易老化出現(xiàn)故障。需要備品備件，排查故障還需要專業(yè)的維修人員。因此變頻器的壽命一般為5-10年。變頻器價格貴，體積大，對于運行環(huán)境要求高，特別是對于中高壓變頻器，需要專門的空調(diào)房間。采用變頻器通常需要采用專用變頻電動機。

  三、最具節(jié)能優(yōu)勢的磁力調(diào)速器原理

  磁力調(diào)速技術(shù)是21世紀初誕生與發(fā)展起來的一項高新技術(shù)，技術(shù)起源于美國。原理是遵循磁感應基本定律即:“楞次定律”。當驅(qū)動力帶動導體盤旋轉(zhuǎn)時與安裝在負載端的永磁盤產(chǎn)生切割磁力線運動，進而在導體盤中產(chǎn)生渦流，該渦流在導體盤周圍生成反感磁場，從而帶動永磁盤旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)能量的空中傳遞。磁力調(diào)速遵循這些定律的基礎(chǔ)上，再結(jié)合稀土永磁技術(shù)、傳動新技術(shù)及高精度裝備制造技術(shù)的應用而研發(fā)產(chǎn)生的。

  鞍山明德科技有限公司開發(fā)的磁力聯(lián)軸器是利用磁力驅(qū)動負載，實現(xiàn)電機與負載之間非接觸的扭力傳遞。電機驅(qū)動主動轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，在從動轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場中切割磁力線，從而產(chǎn)生感應磁場，通過磁場之間相互作用力，驅(qū)動負載工作，實現(xiàn)扭力的傳遞。主動轉(zhuǎn)子與從動轉(zhuǎn)子之間的氣隙越小，永磁傳動傳遞的扭力越大，負載轉(zhuǎn)速越高；氣隙越大，永磁傳動傳遞的扭力越小，負載轉(zhuǎn)速越低。在電機輸出轉(zhuǎn)速不變的情況下，通過調(diào)節(jié)氣隙來改變輸出轉(zhuǎn)速，可根據(jù)需要對負載實現(xiàn)無級調(diào)速。節(jié)省功率達到節(jié)能目的。

  四、采用磁力調(diào)速風機技術(shù)優(yōu)勢

  磁力調(diào)速器是一種較新的機械節(jié)能調(diào)速裝置，應用于水泥廠離心風機調(diào)速及節(jié)能改造，將是水泥廠節(jié)能降耗一次巨大飛躍，其主要優(yōu)點如下：

  （1）高效節(jié)能：采用磁力調(diào)速風機可實現(xiàn)電機在0~98%范圍的無級調(diào)速。風機性能變化遵循的相似定侓：Q1/Q2=(n1/n2)、H1/H2=(n1/n2)²、T1/T2=(n1/n2)²、P=T*n電機的輸出扭矩等于負載扭矩， P1/P2=(n1/n2)³通過設(shè)備的調(diào)速方式來節(jié)省功率，一般節(jié)電率可達10%-60%。例如：當轉(zhuǎn)速降低到80%時，流量減少到80%，而軸功率卻下降到額定功率的（80%）³=51.2%，因而，通過改變轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量其節(jié)能效果是顯著的，一般節(jié)能率達到20%以上。

  （2）簡單可靠、維護少、占地小。性能可靠、使用壽命長，基本是免維護的。設(shè)計壽命達25-30年。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，較電子類設(shè)備故障率低，安裝時，只需改變電機和負載的相對位置，用磁力調(diào)速器替換原來的聯(lián)軸器即可，安裝時不需要激光校準軸，允許1mm以內(nèi)的對中誤差，不會產(chǎn)生附加載荷。可適應軸向竄動量達10mm的電機拖動系統(tǒng)。

  （3）隔振。降低了剛性聯(lián)軸器的振動放大傳遞。磁力調(diào)速器取代了原來的剛性聯(lián)軸器，使電機和負載沒有機械聯(lián)接，風機的振動與電機側(cè)震動不會相互傳遞。同時也消除了振動在傳遞過程中的放大效應，不會產(chǎn)生振動。

  （4）磁力調(diào)速器是一個純機械的產(chǎn)品，性能穩(wěn)定不需用電，能夠適應各種惡劣工況：采用負載滑差調(diào)速技術(shù)。電網(wǎng)電壓不影響原系統(tǒng)的可靠性。對于電網(wǎng)電壓波動較大，諧波含量較高，易燃、易爆，潮濕，粉塵含量高，高溫、低溫等場所；對環(huán)境也不會不產(chǎn)生任何污染物。

  （5）總成本最低，加裝磁力聯(lián)軸器、調(diào)速器的磁力調(diào)速節(jié)能風機，節(jié)電明顯，投資回收快，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，沒有易損件，無電器元件損耗老化，降低設(shè)備維修費用。非接觸傳動，控制過程簡單，易于實現(xiàn)無級調(diào)速。使用壽命達25年，相當于6臺變頻器使用壽命。

  （5）應用范圍廣應用磁力調(diào)速節(jié)能風機配套磁力調(diào)速器，適用轉(zhuǎn)速范圍：750～3000r/min、功率：4.0～3000KW、轉(zhuǎn)矩：40～24650N·m 、調(diào)速：0～99%、效率：96～99%、滑差：1～4%、安裝精度：< 3 mm。

  磁力調(diào)速技術(shù)應用以來，從調(diào)節(jié)門節(jié)流法、液力耦合技術(shù)、電力變頻驅(qū)動技術(shù)到磁力傳動技術(shù)都是具有動力傳動歷史上劃時代的創(chuàng)新性技術(shù)，實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)機械動力傳動技術(shù)的一次革命，尤其是磁力傳動技術(shù)是目前能夠達到安全可靠與節(jié)能降耗雙重指標的一項新興技術(shù)與理想替代的綠色產(chǎn)品。中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會、中華人民共和國工業(yè)和信息化部分別下發(fā)文件，重點推廣先進技術(shù)磁力聯(lián)軸器、調(diào)速器產(chǎn)品用于電機節(jié)能。鞍山明德科技有限公司在具有生產(chǎn)風機悠久歷史的老廠組建而成，有雄厚的高端風機技術(shù)實力。公司將風機與磁力傳動技術(shù)結(jié)合起來，以生產(chǎn)研發(fā)磁力調(diào)速風機產(chǎn)品為主導，自主生產(chǎn)的磁力調(diào)速器是取代變頻調(diào)速理想產(chǎn)品，目前已經(jīng)大量應用于各領(lǐng)域采用。取得了較好的節(jié)能降耗效果和社會效益。