永磁调速传动技术在烧结环冷风机上的应用

唐真真 王飞

（山东石横特钢集团有限公司，泰安 271612）

永磁调速传动技术在烧结环冷风机上的应用

唐真真 王飞

（山东石横特钢集团有限公司，泰安 271612）

永磁调速技术节能效果显著，且维护量少、适用环境恶劣，比高压变频器的应用更具优势，采用永磁调速装置在烧结环冷风机上的技术改造，达到最佳节能效果的目的。

永磁调速 环冷风机 节能寿命

引言

烧结系统环冷风机一般设置4台，依次对高温烧结矿进行冷却，随着工艺流程的延续和环境气温的变化，冷却所需风量有所变化。气温越低，所需冷却风量越小，在风量变化的过程中，环冷风机存在一定的节能空间。若要通过风量变化实现节能，势必要对环冷风机进行调速来实现。

目前国内普遍采用变频器进行调速控制，针对此项目，若采用变频器则施工量大，需建造配电室，配电室要安装空调、工业除湿器等必要的附属设施，对运行环境有一定要求，且存有一定的故障率，后期需要产生较高的变频器维保费用。

近几年，永磁调速技术在国内外得到了快速发展与应用，2012年11月该项技术被列入《国家重点节能技术推广目录（第五批）》，目前已在电力、冶金等多个行业被广泛应用。经了解，许多企业在厚板、石灰窑等区域已有技术应用，应用效果较好，尤其在恶劣环境（包括腐蚀、易燃易爆、潮湿、粉尘含量高）下使用是高压变频器所无法替代的。而且选用永磁调速器进行改造，施工量小，可在恶劣环境下安全运行，后期无需专门的维护费用，不发生空调等设施的电量消耗。

1 现状概述

山东石横特钢集团有限公司1#烧结环冷机共有4台冷却风机，驱动的10KV高压电机均为315KW，采用直接启动的方式。从实际生产情况来看，烧结矿冷却效果不仅收到环冷风机运行台数的影响，而且受环境温度影响也较大。为确保烧结矿的冷却效果，一年中6、7、8、9四个月需要需要4台环冷风机同时运行，12月和1月可停1台环冷风机，而在其他6个月，3台环冷风机的冷却效果却不足，4台环冷风机风量又过剩。因此在实际生产中，为保证环冷风机排矿温度要求和实现保护成品系统皮带的目的，这6个月内也需要开启4台环冷风机，造成了风量和电能的浪费。为改变能源浪费，提高系统运行效率，对该1#烧结3#环冷风机进行节能改造，势在必行。

2 永磁调速的原理及特点

永磁传动技术是利用磁力驱动负载工作，实现了电机与负载之间非接触的扭力传递。电机驱动的主动转子高速旋转，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。通过调整气隙的大小，可实现对负载的无级调速。

永磁传动技术的优点：安全、可靠、故障率低，维护少、安装简单，对心方便、隔离并降低振动，实现电机缓冲启动、过载或堵转保护，无级调速，高效节能，无谐波和环境污染。

3 改造方案

（1）在环冷机排矿位置安装在线红外测温仪，实时监控环冷机排矿温度，为调节环冷风机运行作参考。

（2）采用磁力耦合器调速：对3#环冷风机进行磁力耦合调速改造，增加1套配套的永磁涡流柔性传动系统对风机实现调速，仍根据环冷排矿温度实时的测量值，对转速实时调解，以达到节约电能的目的。节电率与采用高压变频器相当，均为30%左右。

永磁涡流柔性调速装置采用美国MagnaDrive公司提供的永磁涡流柔性调速装置。该设备是通过导体转子和永磁转子之间的气隙，来实现电动机到负载的转矩传输，采用该设备可以实现电动机和负载完全没有机械连接，通过永磁转子和另一端导体转子相互作用产生转矩，同时通过智能电动执行器调节气隙大小来实现电机和负载之间的转矩控制，从而实现负载的速度调节。

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,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。

4 改造前后耗电量对比分析及效益计算

4.1 耗电量对比

运行7个月的后，永磁调速装置运行以来一直较为稳定，速度调节平滑，完全满足工艺调整的需求。为便于节能效果的验证，在3#环冷风机上安装了计量电表，开始每天对用电量进行统计，安装前后每班平均电量数据情况如下：

从表中可以看出，未改造的5月份每班平均耗电量为3776 KWh，改造完成后5个月（6月份至10月份）每班的平均耗电量为3011KWh，5个月的节电量为：（3776-3011）×2×30×5=229500KWh。

表1 永磁调速改造前后耗电量对比

4.2 效益核算

（1）根据实际情况，6～9月份环境温度相对较高,因此永磁调速的调节空间相对较小,节电率相应也会降低，受工艺和环境温度的影响节电空间大的时间段主要在当年的11月份至次年的5月份之间，按此测算预计全年可节约电费应在38万元以上。

全年调速运行计算，改造后节电率30%左右，电费按0.7元/KWh，则全年3#环冷风机节约电费为：改造后3#环冷风机每小时节电量：（3776-3011）/12=63.75KWh/h；调速运行12个月节约电量：63.75×360×24=550800KWh；调速运行12个月节约电费：550800×0.7=385560元。

（2）降低维修费用：从目前磁力耦合器调速系统运行及行业经验来看，磁力耦合器装置寿命约计20年，每年的备件需求几乎为零，维护费较低。

（3）间接效益：减少维修人员、操作人员的工作量。

5 结语

永磁驱动技术是近年来国际上开发的一项突破性新技术，是专门针对风机、泵类离心负载调速节能的适用技术。它具有高效节能，高可靠性，无刚性连接传递转矩，可在恶劣环境下应用，极大减少整体系统振动，减少系统维护和延长系统使用寿命等特点。尤其是其不产生高次谐波且低速下不造成电动机发热的优良调速特性，更使其成为风机及泵类设备节能技术改造的优选之一。永磁调速的成功应用可以部分替代高压变频器的调速节能效果，其较好的节能减排效果，在多行业均具有较好的应用前景和推广价值。

[1]赵克中.磁力驱动技术与设备.北京:机械工业出版社，2012.

[2]耿华，许德伟，吴斌，等.永磁直驱变频风电系统的控制及稳定性分析[J].中国电机工程学报,2009.

[3]尚玉英.永磁调速技术[J].上海市电机系统节能技术汇编，2010.

[4]杨淑英，张兴，张崇巍，等.永磁直驱风力发电机无速度传感器驱动控制[J].电力系统自动化，2011.

诊断喷油器堵塞，可首先采用逐缸断油法找出故障部位，然后按下述步骤进行检查：检查与喷油器相连的线路是否有故障→检查供油管路是否堵塞→检查喷油器进油口是否堵塞→检查电磁线圈是否断路→检查喷孔是否堵塞→将12V电源电压接到喷油器接线座一端，把另一端反复与机体时断时接，用手感觉是否有轻微的振动感和“咔……咔……”的微喷声。

Transmission Speed Permanent Magnet Technology in Air Cooler Rring Sintering

TANG Zhenzhen,WANG Fei
（Special Steel Group Co.,Ltd.Shandong Stone Cross,Tai'an 271612）

The permanent control technology energy-saving with its remarkable effects, little maintenance task, is suitable for badenvironment. It has more advantages than high-voltage inverter. Usingthe transformation speed control device on a sintered permanent magnetring chillers, it can achieve the optimum power conservation purposes.

speed permanent magnet ring chillers,energy,life速下降，则在没有外漏情况下，可能是油压调节器或喷油器泄漏，为了判断是哪一个泄漏，可夹紧回油管，再增加油压，如果压力能保持住，则说明油压调节器泄漏，如果压力再次下降，则说明喷油器闭合不严，为此要取下每个气缸的火花塞，看点火端是否有汽油，以确定哪个喷油器关闭不严。