永磁渦流耦合器在選煤廠皮帶輸送機(jī)上的應(yīng)用

點(diǎn)擊量：2661   日期：2019-03-11     摘要：介紹了一種永磁渦流耦合器的結(jié)構(gòu)、工作原理和技術(shù)特點(diǎn)及其在選煤廠皮帶機(jī)上的應(yīng)用。永磁渦流耦合器結(jié)構(gòu)可靠、性能穩(wěn)定、節(jié)能環(huán)保,在使用和維護(hù)成本上優(yōu)于變頻技術(shù),在皮帶機(jī)等運(yùn)輸設(shè)備上有很好的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：永磁渦流耦合器;應(yīng)用;皮帶輸送機(jī);

    ０.引言

    皮帶輸送機(jī)是選煤廠轉(zhuǎn)載運(yùn)輸?shù)某Ｓ迷O(shè)備，因其工作環(huán)境的原因，負(fù)荷變化較大，常常需要重載啟動(dòng)，這樣就會(huì)對(duì)皮帶、電動(dòng)機(jī)和電網(wǎng)形成沖擊，影響系統(tǒng)安全，縮短設(shè)備使用壽命。目前，在轉(zhuǎn)載運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要采用變頻啟動(dòng)的方式進(jìn)行控制，但是由于變頻系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)格，維護(hù)的專業(yè)性強(qiáng)，所以很難在生產(chǎn)系統(tǒng)中普遍推廣。近年來(lái)，隨著高能永磁技術(shù)的發(fā)展，一種基于電磁感應(yīng)原理，用于解決這一問(wèn)題的傳動(dòng)裝置―――永磁渦流耦合器以其高效可靠、安全穩(wěn)定的特點(diǎn)得到大量的應(yīng)用。本文就一種永磁渦流耦合器的結(jié)構(gòu)、工作原理和技術(shù)特點(diǎn)及其在選煤廠皮帶機(jī)上的應(yīng)用進(jìn)行論述。

    １.永磁渦流耦合器的基本結(jié)構(gòu)和原理

    永磁渦流耦合器和通用聯(lián)軸器一樣，安裝在電動(dòng)機(jī)和減速器之間，并通過(guò)聯(lián)軸器分別與電動(dòng)機(jī)的輸出軸和減速器的輸入軸相連接，其主要由導(dǎo)電盤轉(zhuǎn)子、永磁盤轉(zhuǎn)子、無(wú)鍵聯(lián)軸套和脹緊套等部件組成。導(dǎo)電盤轉(zhuǎn)子與電動(dòng)機(jī)連接，起主動(dòng)軸的作用；永磁盤轉(zhuǎn)子與負(fù)載連接，起從動(dòng)軸的作用；主、從動(dòng)軸之間不接觸，沒(méi)有剛性的連接機(jī)構(gòu)。永磁轉(zhuǎn)子平面上分布有多極稀土高能磁鋼，導(dǎo)電盤轉(zhuǎn)子上固定有環(huán)形銅圈或環(huán)形鋁圈，磁鋼和銅圈或鋁圈之間的間隙稱為磁場(chǎng)氣隙，通過(guò)改變磁場(chǎng)氣隙的大小可以調(diào)節(jié)輸出軸的轉(zhuǎn)速和扭矩。當(dāng)主、被動(dòng)轉(zhuǎn)子之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電轉(zhuǎn)子上的銅圈或鋁圈就會(huì)感應(yīng)出渦電流，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，渦電流又會(huì)生成感應(yīng)磁場(chǎng)，并與永磁轉(zhuǎn)子上的磁鋼相互作用，帶動(dòng)被動(dòng)轉(zhuǎn)子盤異步同向旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的傳遞。

    ２.永磁渦流耦合器的分類
    永磁渦流耦合器根據(jù)其結(jié)構(gòu)和功能的不同，主要分為標(biāo)準(zhǔn)型、延遲型、限矩型和調(diào)速型４種類型。
    ２．１標(biāo)準(zhǔn)型標(biāo)準(zhǔn)型永磁渦流耦合器也被稱為基礎(chǔ)型永磁渦流耦合器，結(jié)構(gòu)上主要由導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子兩部分組成，兩者之間的氣隙固定，不可調(diào)節(jié)，多用于對(duì)環(huán)境沒(méi)有特殊要求的一般通用設(shè)備的傳動(dòng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，安裝方便，具有一定的過(guò)載保護(hù)功能。缺點(diǎn)是：功能單一，過(guò)載保護(hù)性能低。標(biāo)準(zhǔn)型永磁渦流耦合器適用于輸出功率為２．２ｋＷ～６００ｋＷ，最高轉(zhuǎn)速為７０００ｒ／ｍｉｎ的系統(tǒng)。
    ２．２延遲型延遲型永磁渦流耦合器的最大特點(diǎn)是氣隙在一定范圍內(nèi)可自主調(diào)整，不需人為干預(yù)，一般調(diào)節(jié)距離為３ｍｍ～５ｍｍ。當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，維持最小氣隙，輸出最大扭距；當(dāng)設(shè)備發(fā)生過(guò)載時(shí)，自動(dòng)調(diào)大氣隙，降低輸出扭距，從而保護(hù)設(shè)備和電動(dòng)機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)是：?jiǎn)?dòng)性能優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)型，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，可用于多機(jī)驅(qū)動(dòng)的負(fù)荷分配和大扭矩、大慣量、負(fù)載變化大的設(shè)備。缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，當(dāng)設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間在低扭矩狀態(tài)下工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)仍然需要加電路保護(hù)。延遲型永磁渦流耦合器適用于輸出功率為１０ｋＷ～１５００ｋＷ，最高轉(zhuǎn)速為４５００ｒ／ｍｉｎ的系統(tǒng)。
    ２．３限矩型限矩型永磁渦流耦合器轉(zhuǎn)矩在出廠時(shí)已設(shè)定在一個(gè)范圍之內(nèi)，當(dāng)負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)速達(dá)到一個(gè)固定的上限時(shí)，氣隙會(huì)自動(dòng)加大，此時(shí)最大氣隙將大于５ｍｍ，使負(fù)載側(cè)的轉(zhuǎn)速下降；當(dāng)負(fù)載側(cè)出現(xiàn)過(guò)載轉(zhuǎn)速下降時(shí)，氣隙也會(huì)自動(dòng)加大，直到最大值，轉(zhuǎn)矩將下降到一個(gè)很小的值，從而實(shí)現(xiàn)限矩保護(hù)設(shè)備和電動(dòng)機(jī)的目的。其優(yōu)點(diǎn)是：
具有完全的過(guò)載保護(hù)功能，完全消除了系統(tǒng)過(guò)載對(duì)設(shè)備的損壞，當(dāng)負(fù)載正常后可自動(dòng)恢復(fù)正?；蚩芍苯又匦聠?dòng)。缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般需要根據(jù)使用要求定制，通用性差。限矩型永磁渦流耦合器適用于輸出功率為１０ｋＷ～１５００ｋＷ，最高轉(zhuǎn)速為４５００ｒ／ｍｉｎ的系統(tǒng)。
    ２．４調(diào)速型調(diào)速型永磁渦流耦合器在結(jié)構(gòu)上除具有導(dǎo)體轉(zhuǎn)子、永磁轉(zhuǎn)子之外，還增加了用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的控制器。

    負(fù)載側(cè)的輸出轉(zhuǎn)速可通過(guò)手動(dòng)或外接控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，可根據(jù)系統(tǒng)工藝要求對(duì)負(fù)載側(cè)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速。其優(yōu)點(diǎn)是：除具有過(guò)載保護(hù)的功能外，還可以穩(wěn)定可靠地對(duì)負(fù)載進(jìn)行工作點(diǎn)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載過(guò)程控制，達(dá)到優(yōu)良的節(jié)能效果。缺點(diǎn)是：由于增加了主動(dòng)控制器，成本明顯高于其他三類永磁渦流耦合器，適用環(huán)境也受到了一定的限制，專用性更強(qiáng)。調(diào)速型永磁渦流耦合器適用于輸出功率為１０ｋＷ～３０００ｋＷ，最高轉(zhuǎn)速為３６００ｒ／ｍｉｎ的系統(tǒng)。

    ３.永磁渦流耦合器的技術(shù)特點(diǎn)
    ３．１結(jié)構(gòu)可靠永磁渦流耦合器主體是一個(gè)機(jī)械構(gòu)件，功能的實(shí)現(xiàn)完全由內(nèi)部機(jī)構(gòu)進(jìn)行，性能穩(wěn)定，無(wú)需借助其他的介質(zhì)或電控系統(tǒng)即可工作，對(duì)供電電源沒(méi)有要求，不存在電磁干擾、電網(wǎng)高次諧波污染等問(wèn)題。
    ３．２運(yùn)行穩(wěn)定永磁渦流耦合器輸入軸和輸出軸之間沒(méi)有剛性連接，為非接觸式，工作時(shí)扭距靠氣隙來(lái)傳遞，能有效降低負(fù)載沖擊振動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)和設(shè)備的影響，延長(zhǎng)使用壽命；同時(shí)，其特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以動(dòng)態(tài)地自動(dòng)調(diào)整輸出扭距的大小，對(duì)設(shè)備和電動(dòng)機(jī)起到軟啟動(dòng)和過(guò)載保護(hù)的作用，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)上保證了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。
    ３．３環(huán)境適用性強(qiáng)永磁渦流耦合器對(duì)使用環(huán)境沒(méi)有特殊要求，可以在露天、有粉塵、有毒害氣體、振動(dòng)、高溫、電磁輻射等惡劣條件下穩(wěn)定運(yùn)行，而不受其干擾和影響，特別適用于環(huán)境比較差的礦山、化工企業(yè)。
    ３．４維護(hù)成本低永磁渦流耦合器安裝投入使用后，只要不受外力損壞，終身可實(shí)現(xiàn)免維護(hù)管理，理論上使用壽命為３０年，運(yùn)行成本遠(yuǎn)低于變頻器、軟啟動(dòng)和液力耦合器等其他產(chǎn)品。

    ３．５節(jié)能環(huán)保永磁渦流耦合器可以通過(guò)氣隙的調(diào)整達(dá)到傳遞所需扭矩和速度的要求，節(jié)能效率為５％～５０％；無(wú)磨損部件，無(wú)潤(rùn)滑部位，不會(huì)產(chǎn)生可能對(duì)環(huán)境造成影響的污染物。

    ４.永磁渦流耦合器在選煤廠皮帶機(jī)上的應(yīng)用
    改造后，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行電流明顯下降，有效地節(jié)約了電能；環(huán)境噪聲和設(shè)備振動(dòng)的下降對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的改善和設(shè)備使用壽命的延長(zhǎng)將起直接的作用。

    該永磁渦流耦合器自２０１５年５月投入使用以來(lái)，已正常運(yùn)行兩年多的時(shí)間，在此期間沒(méi)有發(fā)生過(guò)任何問(wèn)題，運(yùn)行正常率為１００％，維護(hù)費(fèi)用為０元。按照每年３００ｄ，每天工作１６ｈ，運(yùn)行電流平均下降３２Ａ，每ｋＷ?ｈ電能０．４６元計(jì)算，僅節(jié)電一項(xiàng)每年就可節(jié)７０６５６元。經(jīng)過(guò)改造后，不僅提高了設(shè)備的安全穩(wěn)定性，同時(shí)也為企業(yè)帶來(lái)了更多的效益。

    ５.結(jié)語(yǔ)

    永磁渦流耦合器是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠，全新理念的調(diào)速節(jié)能裝置，很好地解決了電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)、過(guò)載保護(hù)等過(guò)去需要變頻技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)的功能，具有較變頻技術(shù)更高的安全性、可靠性、穩(wěn)定性和更低的使用維護(hù)成本，同時(shí)具有明顯的節(jié)能效果，可以滿足選煤廠皮帶、刮板輸送機(jī)等運(yùn)輸設(shè)備高效、節(jié)能、可靠運(yùn)行的要求。

    本文由 永磁耦合器 整理編輯。