磁力調速器在水泥廠風機節(jié)能應用

  水泥工業(yè)是國民經濟發(fā)展、生產建設和人民生活不可缺少的基礎原材料工業(yè)。隨著我國經濟的發(fā)展，水泥產業(yè)已達到相當大的規(guī)模。伴隨著新型干法水泥生產技術的快速發(fā)展和應用。工藝系統(tǒng)需要大量的風機設備，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量的變化，調整風量、風壓。這些大型風機電動機電耗占成本30%，水泥生產企業(yè)間競爭非常激烈，企業(yè)最關鍵還是壓縮制造成本，因此，選擇合理的調速方式既滿足不同工況條件下的生產, 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)經濟效益將起到重要作用。本文介紹的磁力調速器應用在水泥風機調速上是解決這些問題做好方法。

  一、水泥廠中風機能耗現狀

  水泥廠風機的選型點都是按照滿負荷狀態(tài)設計的，實際生產中受多種復雜因素的影響，與設計的工作狀態(tài)有很大的偏離，風機經常在低于設計的滿負荷狀態(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，而風機設計選型是按照濾袋的最大阻力來考慮的,因此從投產初期開始相當長一段時間內,風機經常在低阻力下運行,此點在生產過程中體現的很明顯，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生影響。 受以上各種因素的影響。選擇一種行之有效的調節(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)性能調整方式

  調節(jié)門節(jié)流法是目前水泥廠中最常用傳統(tǒng)的調節(jié)方式，通過調節(jié)風機入口閥門開度的大小來調節(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。

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

  電機變頻調速是通過改變電源的頻率和轉差率達到調速目的，電機變頻調速可以實現風機轉速無級變換，對風機的流量可調性好。這種方法既可調速也起到節(jié)能作用，當前應用較為廣泛。變頻器國外產品較為穩(wěn)定，但價格高。國內變頻器質量參差不齊，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)勢的磁力調速器原理

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

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

  四、采用磁力調速風機技術優(yōu)勢

  磁力調速器是一種較新的機械節(jié)能調速裝置，應用于水泥廠離心風機調速及節(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：采用磁力調速風機可實現電機在0~98%范圍的無級調速。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通過設備的調速方式來節(jié)省功率，一般節(jié)電率可達10%-60%。例如：當轉速降低到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，通過改變轉速來調節(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。設計壽命達25-30年。設備結構簡單，較電子類設備故障率低，安裝時，只需改變電機和負載的相對位置，用磁力調速器替換原來的聯軸器即可，安裝時不需要激光校準軸，允許1mm以內的對中誤差，不會產生附加載荷?？蛇m應軸向竄動量達10mm的電機拖動系統(tǒng)。

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

  （4）磁力調速器是一個純機械的產品，性能穩(wěn)定不需用電，能夠適應各種惡劣工況：采用負載滑差調速技術。電網電壓不影響原系統(tǒng)的可靠性。對于電網電壓波動較大，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)境也不會不產生任何污染物。

  （5）總成本最低，加裝磁力聯軸器、調速器的磁力調速節(jié)能風機，節(jié)電明顯，投資回收快，產品結構簡單，沒有易損件，無電器元件損耗老化，降低設備維修費用。非接觸傳動，控制過程簡單，易于實現無級調速。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速節(jié)能風機配套磁力調速器，適用轉速范圍：750～3000r/min、功率：4.0～3000KW、轉矩：40～24650N·m 、調速：0～99%、效率：96～99%、滑差：1～4%、安裝精度：< 3 mm。

  磁力調速技術應用以來，從調節(jié)門節(jié)流法、液力耦合技術、電力變頻驅動技術到磁力傳動技術都是具有動力傳動歷史上劃時代的創(chuàng)新性技術，實現了旋轉機械動力傳動技術的一次革命，尤其是磁力傳動技術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與理想替代的綠色產品。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，重點推廣先進技術磁力聯軸器、調速器產品用于電機節(jié)能。鞍山明德科技有限公司在具有生產風機悠久歷史的老廠組建而成，有雄厚的高端風機技術實力。公司將風機與磁力傳動技術結合起來，以生產研發(fā)磁力調速風機產品為主導，自主生產的磁力調速器是取代變頻調速理想產品，目前已經大量應用于各領域采用。取得了較好的節(jié)能降耗效果和社會效益。