磁力耦合器在电厂的节能应用

磁力耦合器在电厂的应用解决方案

磁力耦合器主要由铜转子、永磁转子和控制机构三个部分组成，一般铜转子与电机轴连接，永磁转子与工作机连接，铜转子与永磁转子之间有空气间隙（称为气隙），没有传递扭矩的机械连接；其工作原理是：永磁转子所产生的磁力线作用在铜转子上产生涡电流，在旋转时涡电流产生感应磁场并切割磁力线实现扭矩传递；这样，电机和工作机之间形成了软（磁）连接，通过调节气隙来实现工作机轴扭矩、转速的变化；因气隙的存在，工作系统中电机的启动是空载到实际负载的渐进过程（软启动），因气隙调节方式的不同，磁力耦合器分为：标准型、限矩型、调速型等不同类型的产品。

一、标准型磁力耦合器

●在电厂可适用的工作系统

1）工作机为大启动惯量设备。

2）系统中对各工作单元的联接有高精度对中要求。

3）工作机震动对电机有影响。

例如：空气预热器、磨煤机等。

下图为国电宁海电厂空气预热器配标准型磁力耦合器（45kw）

●可替代的产品

各种联轴器、软起装置、限矩型液力耦合器等。

●技术优势

1）完全免维护，正常使用，使用寿命大于通用联轴器。2）在大对中误差安装后，在系统工作中其影响为“零”。3）提高电机启动能力，实现电机的软启动/停止。

3）可隔离系统中各工作单元的震动传递。

5）延长系统中各工作单元易损件、轴承等的使用寿命。6）对工作环境无任何要求。

二、限矩型磁力耦合器

●在电厂可适用的工作系统

1）工作机为大启动惯量设备。

2）系统中对各工作单元的联接有高精度对中要求。

3）工作机震动对电机有影响。

4）在工作机过载时，要求对电机进行过载保护。

例如：磨煤机、皮带机、搅拌器等。

下图为宝日希勒能源公司磨煤机配限矩型磁力耦合器（400kw）

●可替代的产品

限矩型液力耦合器等。

●技术优势

1）完全免维护，正常使用，使用寿命远大于限矩型液力耦合器。2）在大对中误差安装后，在系统工作中其影响为“零”。

3）提高电机启动能力，实现电机的软启动/停止。

3）可隔离系统中各工作单元的震动传递。

4）液力耦合器，因轴承转动，对中损耗及工作腔内介质的冲击损失，使得其有一定的自身耗功。磁力耦合器无任何机械传动件，耗能低，其耗电量比液力耦合器低5%左右。

5）当系统出现过载时，液力耦合器是以将工作腔内的介质喷出的形式对系统加以保护，系统如想恢复工作必须停机，将液力耦合器拆下，灌装介质，安装易熔塞，找正安装液力耦合器，再开机工作。而磁力耦合器在系统出现过载时能自动脱开，待过载点通过后，磁力耦合器可自动回复工作，也就是说：安装磁力耦合器的系统，可在不停机的状态下排除故障，不影响生产。

二、调速型磁力耦合器

●在电厂可适用的工作系统

具备下列工况的所有离心式机械系统：

1）工作机实际工况参数低于其额定参数且恒定运行的系统。

2）工作机实际工况参数低于其额定参数且变化运行的系统。

例如：水泵、渣浆泵、风机等。

下图为大庆炼化自备电厂500kw引风机

下图为大庆炼化自备电厂550KW循环水泵

下图为舟山电厂315kw水泵

●可替代的产品

变频器、调速型液力耦合器等。

●技术优势

可在电机输出转速不变的条件下，通过控制器调整铜转子与永磁转子之间的气隙，实现对工作机转速进行无级调节。并使电机的功率通过软（磁）连接，平稳而无冲击地传递给工作机。铜转子和永磁转子之间气隙越大，调速型磁力偶合器的输出扭矩越小，输出转速越低（调速型磁力偶合器的滑差越大）；铜转子和永磁转子之间气隙越小，调速型磁力偶合器的输出扭矩越大，输出转速越高（调速型磁力偶合器的滑差越小）。在与离心式机械所匹配时，因离心式机械的特性所决定，其转速越低，工作参数就越小，其耗功就越少，则电机的输出功率就越小。因此，在实际工作中，当需要离心式机械系统的实际工

作参数低于其额定参数时，可通过调速型磁力耦合器对工作机的转速进行调节（降低），以满足工作参数变化的要求；故，系统中的离心式机械在其额定转速以下进行运转，电机都是在节能状况下工作。

●调速型磁力耦合器与变频装置的比较

1）因是纯机械部件，使用寿命、稳定性和可靠性比变频装置高。2）变频装置会产生一些以50/60赫兹为倍数谐波，这些谐波将会使电压波形失真，电压波形失真导致周围敏感电子设备不工作，同时谐波电流会使系统总功率因数降低15%以上，因而影响节电效果，在装有变频装置的系统需满功率运行时不但不节电反而费电；而装有调速型永磁涡流传动装置的系统没有上述问题，同样工况下相比，调速型永磁涡流传动装置比变频装置节电多10%左右。

3)在负载要求中，低速运转（额定转速的30%以下）的工况下，变频装置无法工作，即使工作也无调速精度可言，而调速型永磁涡流传动装置没有这些限制，它可安全的使电机在低速环境中正常运行并对其进行无级调速。

4）因变频装置是电气部件，众所周知，电气元件更新换代很快，随着时间的推移，可能一些易坏的零件如电路板等很难或根本找不到配件，同时变频装置对工作环境要求比较严格。因此调速型永磁涡流传动装置在恶劣的工作环境中的适应能力和几乎免维护性能，是变频装置不具备的。

5)目前的变频装置系统，大部分的使用方为降低设备购置成本，不配置变频电机，而是继续使用原有的三相异步电机；在实际工作中，变

频装置降低电机的转速，使三相异步电动机脱离额定转速运行，而此种电机的转速与扭矩、功耗之间是非线性关系，所以使电机的运行效率大大降低；另外，变频装置是通过以每秒10,000到20,000个从0V瞬时升到最高电压的电压脉冲驱动电机的。这种频繁的电压突变导致电机绕组绝缘老化，最终导致绕组故障。调速型永磁涡流传动装置不存在这些问题。

6)在电压波动时，变频装置无法工作，调速型永磁涡流传动装置不受影响。变频装置是敏感的电子设备，不稳定的电压会导致变频装置损坏。与直连的电机相比，变频装置对电源的质量要求很高。调速型永磁涡流传动装置与变频装置一样可实现调速功能但对电源的质量没有任何要求。

7)轴承上的“刻槽”现象。所有变频装置都会导致电流穿过电机轴承。和电弧焊一样，在滚珠与滚道的接触面会形成波纹。被电流损伤的轴承因为滚道不再平滑而发出噪音及振动。当电机带负荷运行时，轴电流逐渐增加，如果轴承承受负荷，那么轴承将会有更大的损伤。调速型永磁涡流传动装置不存在这些问题

8)在50或60赫兹的电力分布系统上，电机绕组和电缆的阻抗低。变频装置输出的电压脉冲含有能达到兆赫的高频谐波。这样的高频谐波在绕组与电缆间反射改变了阻抗。反射的谐波与进来的谐波相加会产生谐波共振，谐波共振导致电压峰值倍增。这在业界已形成共识，安