磁力调速器在水泥厂风机节能应用

  水泥工业是国民经济发展、生产建设和人民生活不可缺少的基础原材料工业。随着我国经济的发展，水泥产业已达到相当大的规模。伴随着新型干法水泥生产技术的快速发展和应用。工艺系统需要大量的风机设备，用于系统通风换热的风机包括：原料磨循环风机（辊式磨，球磨），废气处理排风机，窑尾高温风机，篦冷机冷却风机，冷却机排风机，煤磨系统风机，水泥磨辊压机系统循环风机，水泥磨通风风机及选粉风机等。 这些风机都需要随工况条件和产量的变化，调整风量、风压。这些大型风机电动机电耗占成本30%，水泥生产企业间竞争非常激烈，企业最关键还是压缩制造成本，因此，选择合理的调速方式既满足不同工况条件下的生产, 降低系统风机所消耗的电能，对降低水泥成本，提高企业经济效益将起到重要作用。本文介绍的磁力调速器应用在水泥风机调速上是解决这些问题做好方法。

  一、水泥厂中风机能耗现状

  水泥厂风机的选型点都是按照满负荷状态设计的，实际生产中受多种复杂因素的影响，与设计的工作状态有很大的偏离，风机经常在低于设计的满负荷状态下运行。 风机为满足满负荷状态，在选型时都附加一定的风量、风压储备，若按风量储备10%，风压储备15%，则功率有26.5%的储备，人为增大了电机的功率储备。 系统采用袋收尘器的风机，新袋子与换袋之前的滤袋阻力相差约1/3，相当于400~500Pa，而风机设计选型是按照滤袋的最大阻力来考虑的,因此从投产初期开始相当长一段时间内,风机经常在低阻力下运行,此点在生产过程中体现的很明显，对风机功率影响约20%。原料磨、煤磨开停对窑头、窑尾收尘器风机风量均有影响，特别是近年来余热发电系统开停对系统风机的风量和风压都会产生影响。 受以上各种因素的影响。选择一种行之有效的调节性能方法是水泥厂满足工艺的必然要求。

  二、目前水泥厂风机传统性能调整方式

  调节门节流法是目前水泥厂中最常用传统的调节方式，通过调节风机入口阀门开度的大小来调节风机风量。但该方法存在人为增加风阻、风机效率低、损耗严重等缺点。进口阀门开度的改变，使风机系统的工作点偏移，效率降低。

  液力偶合器调速是在电机转速不变的情况下，通过改变液力偶合器工作室内液面的高度，改变液力偶合器所传递的转矩和输出轴的转速，使电机和风机转速不一致，实现调节风量的目的。但在调节过程中要产生功率及机械等损耗，电机输出端转速不变，因此所需功率不变，只能达到调速目的不能实现节能。

  电机变频调速是通过改变电源的频率和转差率达到调速目的，电机变频调速可以实现风机转速无级变换，对风机的流量可调性好。这种方法既可调速也起到节能作用，当前应用较为广泛。变频器国外产品较为稳定，但价格高。国内变频器质量参差不齐，变频器电器元件较多，特别是处理芯片升级换代快，易老化出现故障。需要备品备件，排查故障还需要专业的维修人员。因此变频器的寿命一般为5-10年。变频器价格贵，体积大，对于运行环境要求高，特别是对于中高压变频器，需要专门的空调房间。采用变频器通常需要采用专用变频电动机。

  三、最具节能优势的磁力调速器原理

  磁力调速技术是21世纪初诞生与发展起来的一项高新技术，技术起源于美国。原理是遵循磁感应基本定律即:“楞次定律”。当驱动力带动导体盘旋转时与安装在负载端的永磁盘产生切割磁力线运动，进而在导体盘中产生涡流，该涡流在导体盘周围生成反感磁场，从而带动永磁盘旋转，实现能量的空中传递。磁力调速遵循这些定律的基础上，再结合稀土永磁技术、传动新技术及高精度装备制造技术的应用而研发产生的。

  鞍山明德科技有限公司开发的磁力联轴器是利用磁力驱动负载，实现电机与负载之间非接触的扭力传递。电机驱动主动转子高速旋转，在从动转子产生的磁场中切割磁力线，从而产生感应磁场，通过磁场之间相互作用力，驱动负载工作，实现扭力的传递。主动转子与从动转子之间的气隙越小，永磁传动传递的扭力越大，负载转速越高；气隙越大，永磁传动传递的扭力越小，负载转速越低。在电机输出转速不变的情况下，通过调节气隙来改变输出转速，可根据需要对负载实现无级调速。节省功率达到节能目的。

  四、采用磁力调速风机技术优势

  磁力调速器是一种较新的机械节能调速装置，应用于水泥厂离心风机调速及节能改造，将是水泥厂节能降耗一次巨大飞跃，其主要优点如下：

  （1）高效节能：采用磁力调速风机可实现电机在0~98%范围的无级调速。风机性能变化遵循的相似定侓：Q1/Q2=(n1/n2)、H1/H2=(n1/n2)²、T1/T2=(n1/n2)²、P=T*n电机的输出扭矩等于负载扭矩， P1/P2=(n1/n2)³通过设备的调速方式来节省功率，一般节电率可达10%-60%。例如：当转速降低到80%时，流量减少到80%，而轴功率却下降到额定功率的（80%）³=51.2%，因而，通过改变转速来调节流量其节能效果是显着的，一般节能率达到20%以上。

  （2）简单可靠、维护少、占地小。性能可靠、使用寿命长，基本是免维护的。设计寿命达25-30年。设备结构简单，较电子类设备故障率低，安装时，只需改变电机和负载的相对位置，用磁力调速器替换原来的联轴器即可，安装时不需要激光校准轴，允许1mm以内的对中误差，不会产生附加载荷。可适应轴向窜动量达10mm的电机拖动系统。

  （3）隔振。降低了刚性联轴器的振动放大传递。磁力调速器取代了原来的刚性联轴器，使电机和负载没有机械联接，风机的振动与电机侧震动不会相互传递。同时也消除了振动在传递过程中的放大效应，不会产生振动。

  （4）磁力调速器是一个纯机械的产品，性能稳定不需用电，能够适应各种恶劣工况：采用负载滑差调速技术。电网电压不影响原系统的可靠性。对于电网电压波动较大，谐波含量较高，易燃、易爆，潮湿，粉尘含量高，高温、低温等场所；对环境也不会不产生任何污染物。

  （5）总成本最低，加装磁力联轴器、调速器的磁力调速节能风机，节电明显，投资回收快，产品结构简单，没有易损件，无电器元件损耗老化，降低设备维修费用。非接触传动，控制过程简单，易于实现无级调速。使用寿命达25年，相当于6台变频器使用寿命。

  （5）应用范围广应用磁力调速节能风机配套磁力调速器，适用转速范围：750～3000r/min、功率：4.0～3000KW、转矩：40～24650N·m 、调速：0～99%、效率：96～99%、滑差：1～4%、安装精度：< 3 mm。

  磁力调速技术应用以来，从调节门节流法、液力耦合技术、电力变频驱动技术到磁力传动技术都是具有动力传动历史上划时代的创新性技术，实现了旋转机械动力传动技术的一次革命，尤其是磁力传动技术是目前能够达到安全可靠与节能降耗双重指标的一项新兴技术与理想替代的绿色产品。中华人民共和国国家发展和改革委员会、中华人民共和国工业和信息化部分别下发文件，重点推广先进技术磁力联轴器、调速器产品用于电机节能。鞍山明德科技有限公司在具有生产风机悠久历史的老厂组建而成，有雄厚的高端风机技术实力。公司将风机与磁力传动技术结合起来，以生产研发磁力调速风机产品为主导，自主生产的磁力调速器是取代变频调速理想产品，目前已经大量应用于各领域采用。取得了较好的节能降耗效果和社会效益。