永磁调速器积灰问题研究背景

点击量：2552   日期：2019-05-31

      当今世界，节能、环保、高效已经成为各行各业发展的主旋律。在石油行业，需要大量泵、风机、离心压缩机等旋转机械设备，这就要求大量电机投入使用，造成严重的电量消耗。因此，如何提高石油行业中旋转机械设备的效率，实现最优的能源匹配，在节能环保方面有着巨大的意义。

      目前国际上公认的电机最好的节能措施是对其进行调速。当前对于带动泵、压缩机等旋转设备的主要电机调速方法是液耦调速和变频调速。液耦调速具有结构简单、调速范围大、可实现无级平滑调节等优点[1]，具有一定的节能效果。但是其缺点也是显著的，如需要的安装空间大、冷却水的用量大、且须定期更换液压油、调速不稳、本身能量损耗大等。这些缺点使得液力耦合器不再符合发展的要求。变频调速通过改变电源频率以达到调速的目的。其调速范围宽，实现软启动、可降低对电网的无功损耗，节能效果良好。但是变频器技术复杂、需大量的电子器件、对中性较差、在工作过程中产生的高次谐波对电网造成严重的污染、且对使用环境也有较高的要求，这些缺点严重限制了变频器的发展。在大量科研人员对电机调速的不断探索中，永磁调速――无直接物理刚性连接而是以气隙传递扭矩的调速传动技术，成为工业发展进程中的革命性技术]。
      永磁调速器的导体转子安装在电机上，永磁转子安装在负载上，二者无接触。电机带动导体转子转动后，依靠永磁转子的磁场与导体转子切割磁力线后产生的反感磁场交互作用实现扭矩的传输，扭矩的大小通过调节两个转子之间的气隙来改变。永磁调速器凭借其高效、低耗、结构简单、易于安装、环境要求低、可实现软启动等优点正逐渐进入到工程化和商业化推广应用阶段。但是永磁调速器在工作过程中总是存在不可避免的温升现象，过高的温升会降低永磁体的磁性，影响其热稳定性，缩短其使用寿命。而就其结构而言，由于积灰问题严重，影响传热，使得涡流损耗增大、发热严重、导热系数变小、局部磁场过度饱和、波形和磁场分布畸变。
      为了使永磁调速器能够在安全的条件下运行，必须对其积灰问题进行分析研究。经国内外的实践证明，吹灰不仅仅是清除污垢，保证受热面清洁得有效措施。也是提高设备效率，保证设备安全运行的一种手段。严重的灰污沉积，会使得受热面的导热系数降低，热阻增大，这样使得受热面的传热能力受到影响。此外，灰垢粘结在转子上，还易引起污染和腐蚀。长期积灰结渣，在运行中可能会发生渣块掉落，在永磁调速器的高速运行中可能会对其进行损伤。导致积灰问题的主要原因之一是翅片的不合理设计。在调速的发展中，设计人员主要致力于永磁调速器磁力的研究，而翅片的设计大都来自于经验。本文对永磁调速器的积灰问题进行数值模拟，通过优化其结构，改善积灰问题。