劉學/高級技師

永磁驅動技術是近年來國際開發(fā)的突破性新技術，是專門針對風機、泵離心負載調速節(jié)能的應用技術，具有高效節(jié)能、高可靠性、無剛性連接傳輸扭矩、可應用于惡劣環(huán)境、大大降低整體系統(tǒng)振動、降低系統(tǒng)維護、延長系統(tǒng)使用壽命等特點。特別是其優(yōu)良的調速特性，不產生諧波，低速不引起電機加熱，已成為風機和泵設備節(jié)能技術改造的首選。變頻調速技術是在電機供電電源和電機定子之間增加一個可改變電機供電頻率的變流裝置，通常50Hz工頻交流電源已成為頻率可調交流電源的調速技術。

引言

風機、泵、空氣壓縮機是工廠最重要的功耗設備，應用范圍廣，功耗大。做好這種負荷的節(jié)能工作是非常必要的。一般來說，風扇全年都處于恒速運行狀態(tài)開度調節(jié)。風門增加的阻力消耗大量能源，極不經濟，不符合國家節(jié)能減排的號召。提高風機和水泵的運行效率，降低工廠用電量，是滿足運行中負荷變化的主要手段。根據公式:轉速n=(1-s)60/p,傳統(tǒng)的調速方法主要有：改變磁極對數p,調轉差率s改變電源頻率/三種方法。變頻器通過改變電源頻率來改變電機轉速，大大降低軸功率，實現節(jié)能；永磁調速器通過改變電機與負載之間的滑差來調速，打破了傳統(tǒng)的調速理念。作為近年來最先進的交流調速技術，具有調節(jié)方便、節(jié)能效果好、無諧波污染或電磁干擾等優(yōu)點。

1.永磁調速和變頻調速的原理

1.1永磁調速原理

永磁調速器是一種革命性的傳動設備，通過間隙傳遞扭矩。電機和負載設備的軸不需要機械連接。當電機旋轉時，驅動磁盤在帶有強稀土磁鐵的磁盤產生的強磁場中切割磁線，從而在磁盤中產生渦流。渦流在磁盤上產生厭惡磁場，拉動磁盤和磁盤的相對運動，實現電機和負載之間的扭矩傳輸。

如圖1所示，電機與負載之間的扭矩傳輸不同于傳統(tǒng)的硬機械連接方式，而是通過間隙連接。它不僅可以通過調整間隙來實現速度調整，而且還帶來了許多其他速度調整方法所沒有的優(yōu)點。

如圖2所示，永磁調速系統(tǒng)的可編程邏輯控制器PLC現場控制器收集壓力、流量、液位等過程信號等相關控制信號，計算相關速度，然后向執(zhí)行器提供計算結果。執(zhí)行器調整間隙，以調整負載速度以滿足控制要求。

1.2變頻調原理

變頻調速技術是在電機供電電源與電機定子之間增加一種可改變電機供電電源頻率的變流裝置50hz實現變頻調速的工頻交流電源稱為變頻器。

目前，我國大多采用交流變頻器，變頻器一般由整流器、濾波器、驅動電路、保護電路和控制器組成。首先，通過整流器和電容器濾波后，在逆變器上加入單相或三相交流電源，形成振幅基本固定的直流電壓制，使逆變器輸出端獲得一定形狀的知形脈沖波形。通過改變矩形脈沖的高度來控制其電壓振幅；通過改變調制周期來控制其輸出頻率，從而控制逆變器上的輸出電壓和頻率，以滿足變頻器調速對協(xié)調控制的要求。

2.比較兩種調速系統(tǒng)的優(yōu)缺點

2.1永磁調速系統(tǒng)

第一車間7#風機采用的永磁調速裝置可遠端和本地控制，操作方便，具有一定的節(jié)能效果。永磁調速器通過間隙傳遞扭矩，實現電機與負載之間的扭矩傳輸，減少風機引起的振動問題。在軟啟動過程中，永磁調速器的啟動過程是最大限度地調整間隙。此時，電機和負載完全分離，實現電機的空載啟動，然后慢慢加速啟動負載。當永磁調速器自動系統(tǒng)出現故障時，執(zhí)行器可手動調整。

雖然永磁調速有很多優(yōu)點，但在實際應用中仍存在一些缺陷。由于永磁在調速過程中的中力作用，對電機軸承的磨損增加。同時，永磁調速運行時，噪相對較大，影響環(huán)境，運行中溫度較高。此外，安裝永磁調速時，電機應向后移動，改造電機基礎，并安裝剛性支架。與變頻調速相比，改造時間長，電機的軸向運行應在一定范圍內，以確保運行平穩(wěn)。

2.2變頻調速系統(tǒng)

變頻調速是通過改變定子電源的頻率來實現電機調速的同步頻率。在調速的整個過程中，從高速到低速可以保持有限的轉差率，理論上是高效的，調速范圍寬(10%)-100節(jié)電效果可達30%，精度高。-40%。變頻器技術應用時間長，技術相對成熟，設備運行平穩(wěn)，故障率低。

由于變頻器的變流過程是由半導體電力電子設備備的整流和逆變來實現的。變流過程要求電力電子設備能夠承受相應的工作電壓（這是電力電子設備中最重要的），并在變流過程中產生功率損失。功率損失與通過變流裝置的功率成正比，在一定程度上影響了節(jié)能。此外，變頻器的使用壽命約為8年，故障率隨著使用壽命的增加而逐年提高。同時，變頻器運行維護成本高，廠家配件貴，維護困難。

3.應用中兩種調速系統(tǒng)的改進建議

綜上所述,兩類調速在第一熱電車間應用總體狀況良好,但各自也存在一些問題和缺陷,通過總結安裝和運行中的一些實際經驗,提出了改進建議,以確保設備安穩(wěn)運行。

3.1對于永磁調速系統(tǒng)，建議以下幾點：

1) 選擇永磁調速裝置時，應注意其使用范圍內的設備容量（安裝時注意永磁調速裝置的形式）

2) 永磁調速裝置應安裝在通風寬敞的地方，最好不要安裝在狹窄的廠房內，建議安裝水冷永磁調速裝置。

3) 建議在安裝過程中安裝軸瓦基座。

4) 安裝時檢查電機軸承的軸向運動情況，防止磁盤吸合故障在規(guī)定范圍內發(fā)生。

5) 對于投入運行的設備，加強設備檢查，檢測振動和溫度，定期檢查和維護，潤滑和加脂，確保設備穩(wěn)定運行。

3.2對變頻調速系統(tǒng)，建議以下幾點：

1) 為了抑制變頻器整流和逆變產生的諧波，可以在變頻器前安裝電抗器或電源濾波器。該方法可將電磁干擾電流降至原來的1/10，效果明顯；現在，如施耐德ABB該公司的大部分產品都配備了電抗器，以減少諧波污染。

2) 變頻器安裝時應注意：電源電纜采用屏蔽電纜，屏蔽電纜穿過鐵管并接地，輸出電纜也穿過鐵管并接地，屏蔽層應在變頻器和電機兩端接地。

3) 變頻器安裝現場環(huán)境衛(wèi)生，通風良好，采取保護和通風措施。變頻器運行半年后，應進行徹底的內部清潔和檢查，防止半導體部件損壞的變頻器故障。

4) 及時更換運行時間超過8年的變頻器。

4.結束語

近年來，由于節(jié)能的迫切需要和不斷提高產品質量的要求，各種調速裝置技術成熟，操作簡單，節(jié)能效果明顯，可實現高功能，逐步取代風門、擋板、閥門的控制方案。

通過實際使用發(fā)現，雖然變頻調速裝置可以達到良好的節(jié)能效果，但大型電機高壓變頻器的安裝環(huán)境要求較高，需要設置配電間隔?？紤]到其散熱問題，應安裝空調等散熱裝置。特別是諧波電流和諧波電壓對公共電網造成污染，電氣設備環(huán)境惡化，對周圍通信系統(tǒng)和公共電網以外的設備造成危害。

永磁調速在傳輸效率、調節(jié)精度和響應速度方面略低于變頻調速。根據上述兩種調速裝置在實際應用中的總結，建議對一些低壓、中小型電機采用變頻調速裝置；對于一些高壓，350kW以下電機采用永磁調速調節(jié)方法；對于一些功率較大的重要電機和一些調節(jié)范圍較小的電機，應謹慎使用調速裝置。在保證生產設備順利運行的同時，應考慮采取先進的節(jié)能措施。只有這樣，才能做好生產設備的安全經濟運行。

編輯：精致的小紗