風(fēng)機(jī)和水泵在各個(gè)部門使用廣泛,耗電量約占電力消耗的40%,且長(zhǎng)期處于低負(fù)荷和變負(fù)荷運(yùn)行狀況,節(jié)能潛力巨大。
水泵風(fēng)機(jī)具有巨大的節(jié)能潛力的原因是;
1. 由于管網(wǎng)的阻力很難****計(jì)算,并且考慮設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行中的各種問(wèn)題,通常在設(shè)備選用時(shí),壓力和流量都增加了10%-15%的裕度,但風(fēng)機(jī)、水泵的規(guī)格并不一定正好滿足選型要求,在此情況下設(shè)計(jì)者當(dāng)然是往大的規(guī)格靠,因?yàn)槿绻x大的規(guī)格,當(dāng)壓力流量富余時(shí)可通過(guò)慣性閥門控制,但流量揚(yáng)程(壓力)參數(shù)不夠,則影響生產(chǎn)工藝,后果嚴(yán)重。故壓力和流量富余20%以上是常見(jiàn)的。
2. 在生產(chǎn)過(guò)程中,用戶需要的流量和裝置的阻力是經(jīng)常變化的,為適用壓力,流量的實(shí)際需要需進(jìn)行調(diào)節(jié), 調(diào)節(jié)的原理分為;
改變管網(wǎng)特性曲線;即使用閥門或風(fēng)門擋板節(jié)流,流體經(jīng)過(guò)閥門或風(fēng)門擋板會(huì)造成非常大的****損失,因?yàn)樵陂y門或風(fēng)門擋板兩端產(chǎn)生很大的壓差,因此,閥門開度減小時(shí),很多****被浪費(fèi)掉。 改變負(fù)載特性曲線;其中改變負(fù)載轉(zhuǎn)速是****經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)方法,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法分兩類,****類是改變?cè)瓌?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,用直流電機(jī),變頻交流電機(jī)均可達(dá)到此目的。****類是不改變?cè)瓌?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而改變負(fù)載轉(zhuǎn)速的方法,可使用磁力耦合器和液力耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2.1永磁磁力驅(qū)動(dòng)技術(shù)
永磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)是以現(xiàn)代磁學(xué)的基本理論為基礎(chǔ),應(yīng)用永磁材料所產(chǎn)生的磁力作用來(lái)實(shí)現(xiàn)力或者力矩?zé)o接觸傳遞的一種新技術(shù)。實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)的裝置稱為磁力耦合器、磁力聯(lián)軸器、磁力驅(qū)動(dòng)器等等。 由于各種工業(yè)泵****薄弱的環(huán)節(jié)就是軸封的泄漏,因?yàn)榧词故菣C(jī)械密封也存在3--8mL/h的泄漏,這對(duì)于一家擁有數(shù)千臺(tái)化工泵的大型化工企業(yè)來(lái)講,總的泄漏量是十分嚴(yán)重的,因此開發(fā)無(wú)泄漏的磁力驅(qū)動(dòng)泵成為工業(yè)界的重大課題。1940年,英國(guó)人****解決了具有危險(xiǎn)性介質(zhì)化工泵的泄漏問(wèn)題,解決的方法是用磁力驅(qū)動(dòng)泵。在此后的30多年里永磁傳動(dòng)技術(shù)由于磁性材料的原因進(jìn)步十分緩慢。在70年代前,磁力驅(qū)動(dòng)泵主要采用鐵氧體和鋁鎳鈷永磁材料,這些材料存在容易退磁、占用空間大、傳動(dòng)效率低的缺點(diǎn),使其在應(yīng)用上受到限制。1983年高性能釹鐵硼永磁材料的問(wèn)世,為磁力驅(qū)動(dòng)泵的快速發(fā)展提供了關(guān)鍵部件的材料。人類對(duì)稀土的認(rèn)識(shí)始于20世紀(jì)30年代,稀土是鑭系及與鑭系密切相關(guān)的鈧,鐿共17種元素,稀土永磁材料自20世紀(jì)60年代以來(lái)經(jīng)歷了三代,由于一,二代稀土永磁材料均含66%以上的鈷,而鈷是昂貴的戰(zhàn)略物資,故人們一直尋找鈷的替代材料, 1983年,住友特殊金屬公司和通用汽車公司研制成功釹鐵硼永磁體,1993年,住友特殊金屬公司研制成世界****高磁能積的釹鐵硼永磁體,****大磁能積為54MGOe,近年來(lái)永磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)已從泵類向其他密封機(jī)械擴(kuò)展,技術(shù)上集中于提高設(shè)備的可靠性、抗介質(zhì)腐蝕新材料的研究,流體技術(shù)及制造裝配的精度。
2.2磁力耦合器原理
磁力耦合器是以法拉第電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ),應(yīng)用高性能永磁材料產(chǎn)生的磁力作用來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩?zé)o接觸傳遞的一種技術(shù)。1831年,法拉第在發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象后不久,即發(fā)明了****臺(tái)****意義上的電機(jī)____法拉第圓盤發(fā)電機(jī),它由一紫銅圓盤和馬蹄形磁鐵組成,在銅盤的邊緣和****各連接一電刷,用導(dǎo)線將電刷與用電器連接,當(dāng)銅盤旋轉(zhuǎn)時(shí).切割磁力線,電路中產(chǎn)生持續(xù)的電流.磁力耦合器也是基于這一原理,它由導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子組成,分別與原動(dòng)機(jī)和負(fù)載聯(lián)接。當(dāng)原動(dòng)機(jī)(如電機(jī))拖動(dòng)導(dǎo)體轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),切割磁力線產(chǎn)生電流,從而產(chǎn)生磁力,帶動(dòng)磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),達(dá)到傳遞轉(zhuǎn)矩的目的。調(diào)節(jié)型磁力耦合器內(nèi)部有齒輪、齒條、螺旋、渦輪、蝸桿等機(jī)構(gòu),可調(diào)節(jié)導(dǎo)體與磁塊的距離,改變磁場(chǎng)強(qiáng)弱。導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與磁轉(zhuǎn)子的間隙越大則磁場(chǎng)越弱,傳遞的扭矩越小,負(fù)載的轉(zhuǎn)速越低,反之亦然。 2.3磁力耦合器的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 調(diào)速節(jié)能 可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行工況,通過(guò)調(diào)節(jié)磁力耦合器的空氣間隙,實(shí)現(xiàn)調(diào)速,由于離心泵、離心風(fēng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比,達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。
軟啟動(dòng)
減少電機(jī)啟動(dòng)負(fù)載,電機(jī)啟動(dòng)容易,啟動(dòng)時(shí)間縮短。由于磁力耦合器的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子在電機(jī)啟動(dòng)瞬間,沒(méi)有切割磁力線,沒(méi)有感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生,因此銅轉(zhuǎn)子上沒(méi)有力矩,而導(dǎo)體轉(zhuǎn)子本身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量又較小,所以電機(jī)等于近似地帶磁力耦合器的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子空載啟動(dòng)。電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí),從電機(jī)啟動(dòng)到負(fù)載啟動(dòng)整個(gè)過(guò)程是一次完成的。加裝磁力耦合器傳動(dòng)后,整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程變?yōu)閮蓚(gè)階段:****階段使電機(jī)先帶磁力耦合器的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子啟動(dòng)。****階段是磁力耦合器的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子帶動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子全負(fù)荷啟動(dòng)。因此整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程平穩(wěn),沖擊小。具有軟啟動(dòng)/軟停機(jī)功能特點(diǎn),可以****地降低電機(jī)的啟動(dòng)電流、解決水錘現(xiàn)象。電機(jī)和水泵可以有選擇啟動(dòng)和停止,大大提高系統(tǒng)啟停性能。
減振
由于主動(dòng)件與從動(dòng)件相互不接觸,沒(méi)有剛性連接,這樣負(fù)載側(cè)的振動(dòng)就不會(huì)傳遞到電機(jī)側(cè),電機(jī)側(cè)的振動(dòng)也不會(huì)傳到負(fù)載側(cè)。割斷了振動(dòng)的傳遞,降低系統(tǒng)的振動(dòng),實(shí)現(xiàn)工作機(jī)械的平穩(wěn)運(yùn)行。 過(guò)載保護(hù) 當(dāng)負(fù)載突然超載卡住時(shí),扭矩增大,當(dāng)超過(guò)耦合器****大扭矩時(shí), 導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與磁轉(zhuǎn)子之間的滑差迅速增大,結(jié)束扭矩的傳遞,對(duì)負(fù)載和電機(jī)都起到了保護(hù)作用. 對(duì)環(huán)境****;由于電機(jī)未作任何改動(dòng),依舊是正弦波,故沒(méi)有高次諧波污染電網(wǎng),由于主動(dòng)、從動(dòng)之間的扭矩傳遞依靠磁力實(shí)現(xiàn),故無(wú)液力耦合器的漏油污染。 使用維護(hù)簡(jiǎn)單;主機(jī)為純機(jī)械設(shè)備,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便,維修容易。 可靠性高;除軸承、油封外無(wú)任何機(jī)械摩擦,使用壽命長(zhǎng),易損件只有軸承、油封。 缺點(diǎn) 輸出轉(zhuǎn)速恒低于輸入轉(zhuǎn)速,****高轉(zhuǎn)速為電機(jī)轉(zhuǎn)速的0.97倍。 在轉(zhuǎn)速低于80%額定轉(zhuǎn)速時(shí),效率可能略低于變頻器。 在電機(jī)和負(fù)載之間需占約0.5(400KW以下)-1.8米(450-2400KW)的空間(磁力耦合器的寬度和高度小于電機(jī)),在舊設(shè)備節(jié)能改造時(shí),電機(jī)需向后移位0.5-1.5米,增加費(fèi)用,有時(shí)泵房的空間不夠,無(wú)法實(shí)現(xiàn)改造。