北方重工皮带机永磁调速技术方案..docx

北方重工集团皮带机永磁调速技术方案中船重工第702研究所2014年10月24日目录一、永磁调速技术简介11.1永磁调速器原理11.2永磁调速器自动控制原理11.3永磁调速技术优点2二、调速型PMC选型与安装42.1 永磁调速器选型42.2永磁调速器安装4三、调速方式对比分析6永磁调速技术简介1.1永磁调速器原理永磁调速器是透过气隙传递转矩的革命性传动设备,电机与负载设备转轴之间无需机械连结,电机旋转时带动导磁盘在装有强力稀土磁铁的磁盘所产生的强磁场中切割磁力线，因而在导磁盘中产生涡电流(Eddy Current),该涡电流在导磁盘上产生反感磁场，拉动导磁盘与磁盘的相对运动，从而实现了电机与负载之间的转矩传输。永磁调速器(APMC)基本构成如图1.1所示，主要由四部分组成：永磁转子、导磁体盘(铜或铝)、气隙执行机构、转轴连接壳与紧缩盘。永磁转子镶有永磁体(强力稀土磁铁),与负载轴连接；导磁转子是导磁体盘(铜或铝),与电机轴连接；气隙执行机构调整永磁转子与导磁盘之间的气隙；转轴连接壳与紧缩盘用以紧缩盘装置与电机及负载轴的连结。图1.1 永磁调速器组成原理图永磁转子和导体转子(导磁体盘)可以自由独立旋转，当导体转子旋转时，其与永磁转子产生相对运动，交变磁场通过气隙在导体转子上产生涡流，涡流在导体转子上产生反感磁场，反感磁场与永磁体磁场相互作用，从而带动永磁转子旋转，实现电机与负载之间的转矩传输。通过调节永磁体和铜导体之间的气隙就可以控制传递的转矩，获得可调整的、可控制的、可重复的负载转速，实现负载速度的调节。1.2永磁调速器自动控制原理永磁调速器通过调节两个非接触盘之间的距离，实现对负载无级调速的纯机械产品。在实际控制中，永磁调速器可配套电动执行器，由电动执行器调节主动转子与从动转子之间的距离，即可对转速实现远程控制或自动控制，以响应系统运行要求。图1.2电动执行器永磁调速系统可实现压力、流量、液位等过程量的自动控制，图1.3所示为永磁调速系统自动控制原理图。流量/压力/温度传感器检测负载受控制量，利用PLC将检测量通过PID调节转换成4～20mA信号驱动角度执行机构，推动APMC的气隙调节机构动作。人机界面用于客户设定负载输出量。整个控制系统为全自动，当自动系统故障时，可由执行器手动调节气隙，通过人机界面或PLC实现远程遥控，或直接由中央控制系统(DCS)进行远程遥控。图1.3永磁调速系统自动控制原理图1.3永磁调速技术优点永磁调速具有以下特点：(1) 永磁调速可在30~98%的范围内对负载进行无级调速；(2) 可实现过程控制，响应速度快。APMC永磁调速接收标准4~20mA信号，根据输入信号调节负载转速，满足系统需求，响应速度快；(3) 空载启动，启动电流冲击小。APMC在启动时，将气隙调节到最大，实现空载启动；(4) 振动冲击小。由于APMC是非机械连接的调速装置，泵和电机没有机械硬连接，完全通过气隙传递扭矩，隔离了振动的传递，减小了振动；(5)可靠性高，维护少。设备结构简单，故障率低，维护成本低；(6) 使用寿命长。APMC的使用寿命可达25年，可连续使用3年；(7) 节能效果好。通过调节负载转速，提高效率，减少管路损失，降低电机负荷，节能效果明显，节能率达10-50%；(8) 适应于各种恶劣工作环境。电网电压波动较大，谐波含量较高，易燃、易爆，潮湿，粉尘含量高，高温、低温等场所；(9) 无谐波干扰。APMC为非接触性的机械联结，不会产生谐波干扰。调速型PMC选型与安装2.1 永磁调速器选型目前皮带机所用电机为1000 kw，1500 rpm变频电机，调速型永磁联轴器在电动机功率超过350kw，1500 rpm后，永磁调速会因涡流发热，在如此高的功率下，永磁调速器采用空气冷却已经不够，需用液体冷却。本方案将采用独特的油冷型永磁调速器，型号为AOW-850，最高可匹配1500 kw电机，且电机为普通高压电机即可，调速范围30-98%，调速精度3%，其基本参数如图2.1所示。油冷型永磁调速器具有以下的优点：（1）无泄漏问题：进入永磁调速器的介质全部为油，介质单一，无密封和泄漏问题；（2）无腐蚀问题：油对永磁调速器没有任何腐蚀；（3）润滑和冷却效果较好：除对永磁调速器冷却外，对永磁调速器内部所有的轴承和滑动部件采用油强制冷却和润滑，提升轴承和滑动部件的使用寿命；（4）严格的监控保护：配套的油站，严密的监控永磁调速和油站的工作状态，并有自动切换、报警和连锁功能，确保永磁调速器稳定工作。图2.1 AOW-850基本参数2.2永磁调速器安装1．AOW-850调速型永磁联轴器安装在电机与风机之间，使用汽轮机油冷却和润滑，需要做好下安装准备工作：（1）留足电机和负载之间安装永磁联轴器的距离，并做好基础；（2）提供温度小于33℃和一定流量的冷