永磁調(diào)速器積灰問題研究背景

點擊量：2056   日期：2019-05-31

      當今世界，節(jié)能、環(huán)保、高效已經(jīng)成為各行各業(yè)發(fā)展的主旋律。在石油行業(yè)，需要大量泵、風機、離心壓縮機等旋轉(zhuǎn)機械設備，這就要求大量電機投入使用，造成嚴重的電量消耗。因此，如何提高石油行業(yè)中旋轉(zhuǎn)機械設備的效率，實現(xiàn)最優(yōu)的能源匹配，在節(jié)能環(huán)保方面有著巨大的意義。

      目前國際上公認的電機最好的節(jié)能措施是對其進行調(diào)速。當前對于帶動泵、壓縮機等旋轉(zhuǎn)設備的主要電機調(diào)速方法是液耦調(diào)速和變頻調(diào)速。液耦調(diào)速具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速范圍大、可實現(xiàn)無級平滑調(diào)節(jié)等優(yōu)點[1]，具有一定的節(jié)能效果。但是其缺點也是顯著的，如需要的安裝空間大、冷卻水的用量大、且須定期更換液壓油、調(diào)速不穩(wěn)、本身能量損耗大等。這些缺點使得液力耦合器不再符合發(fā)展的要求。變頻調(diào)速通過改變電源頻率以達到調(diào)速的目的。其調(diào)速范圍寬，實現(xiàn)軟啟動、可降低對電網(wǎng)的無功損耗，節(jié)能效果良好。但是變頻器技術(shù)復雜、需大量的電子器件、對中性較差、在工作過程中產(chǎn)生的高次諧波對電網(wǎng)造成嚴重的污染、且對使用環(huán)境也有較高的要求，這些缺點嚴重限制了變頻器的發(fā)展。在大量科研人員對電機調(diào)速的不斷探索中，永磁調(diào)速――無直接物理剛性連接而是以氣隙傳遞扭矩的調(diào)速傳動技術(shù)，成為工業(yè)發(fā)展進程中的革命性技術(shù)]。
      永磁調(diào)速器的導體轉(zhuǎn)子安裝在電機上，永磁轉(zhuǎn)子安裝在負載上，二者無接觸。電機帶動導體轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后，依靠永磁轉(zhuǎn)子的磁場與導體轉(zhuǎn)子切割磁力線后產(chǎn)生的反感磁場交互作用實現(xiàn)扭矩的傳輸，扭矩的大小通過調(diào)節(jié)兩個轉(zhuǎn)子之間的氣隙來改變。永磁調(diào)速器憑借其高效、低耗、結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝、環(huán)境要求低、可實現(xiàn)軟啟動等優(yōu)點正逐漸進入到工程化和商業(yè)化推廣應用階段。但是永磁調(diào)速器在工作過程中總是存在不可避免的溫升現(xiàn)象，過高的溫升會降低永磁體的磁性，影響其熱穩(wěn)定性，縮短其使用壽命。而就其結(jié)構(gòu)而言，由于積灰問題嚴重，影響傳熱，使得渦流損耗增大、發(fā)熱嚴重、導熱系數(shù)變小、局部磁場過度飽和、波形和磁場分布畸變。
      為了使永磁調(diào)速器能夠在安全的條件下運行，必須對其積灰問題進行分析研究。經(jīng)國內(nèi)外的實踐證明，吹灰不僅僅是清除污垢，保證受熱面清潔得有效措施。也是提高設備效率，保證設備安全運行的一種手段。嚴重的灰污沉積，會使得受熱面的導熱系數(shù)降低，熱阻增大，這樣使得受熱面的傳熱能力受到影響。此外，灰垢粘結(jié)在轉(zhuǎn)子上，還易引起污染和腐蝕。長期積灰結(jié)渣，在運行中可能會發(fā)生渣塊掉落，在永磁調(diào)速器的高速運行中可能會對其進行損傷。導致積灰問題的主要原因之一是翅片的不合理設計。在調(diào)速的發(fā)展中，設計人員主要致力于永磁調(diào)速器磁力的研究，而翅片的設計大都來自于經(jīng)驗。本文對永磁調(diào)速器的積灰問題進行數(shù)值模擬，通過優(yōu)化其結(jié)構(gòu)，改善積灰問題。