磁力耦合器及其在水泥生產(chǎn)應(yīng)用中注意事項

1　磁力耦合器的組成及工作原理

磁力耦合器也稱磁力聯(lián)軸器，主要由連接在電動機(jī)軸端的導(dǎo)磁體和連接在負(fù)載端的永磁體兩部分組成。在運(yùn)行中，按照渦流感應(yīng)原理，以上兩部分相對運(yùn)動產(chǎn)生磁場，而這樣在盤狀導(dǎo)體中就會產(chǎn)生渦流，而渦流所產(chǎn)生的磁場和磁體相互吸引，從而使轉(zhuǎn)子和導(dǎo)體兩個部件通過空氣間隙傳遞力矩，這樣電動機(jī)和負(fù)載就由原來的硬連接轉(zhuǎn)變?yōu)檐涍B接[1]，如圖1和圖2所示。

根據(jù)以上原理，近年來國內(nèi)開發(fā)出了延遲型、限矩型、調(diào)速型等不同類型的磁力耦合器。我公司使用的是由上海高率機(jī)電科技有限公司生產(chǎn)的限矩型磁力耦合器。近年來，隨著水泥企業(yè)節(jié)能降耗和內(nèi)部挖潛等技術(shù)革新的開展，如磁力耦合器、動態(tài)諧波節(jié)能裝置等，在水泥行業(yè)逐漸得到了應(yīng)用和推廣。

2　磁力耦合器與其他傳動設(shè)備比較

通過統(tǒng)計及實際應(yīng)用分析，現(xiàn)將磁力耦合器與其他類型的聯(lián)軸方式針對其特點(diǎn)、維修成本等方面進(jìn)行分析比較，如表1所示。

將磁力耦合器與其他節(jié)能傳動設(shè)備進(jìn)行性能、能效等方面比較，如表2所示。

通過以上內(nèi)容及列表分析可知，彈性聯(lián)軸器、滑差設(shè)備及液力耦合器等類型的傳動設(shè)備所存在的弊端，這里就不再一一贅述。而磁力耦合器的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）驅(qū)動電動機(jī)電流降低，節(jié)能效果顯著。使用磁力耦合器后，無論是單臺設(shè)備的能效還是系統(tǒng)的總能效，磁力耦合器的效率都是最高的。因此，使用磁力耦合器，將會為水泥生產(chǎn)線設(shè)備降低能耗，節(jié)約運(yùn)行和維修成本。

2）使用磁力耦合器后，可大大減少設(shè)備的振動，延長電動機(jī)及其軸承的使用壽命。磁力耦合器是靠空氣間隙傳遞扭矩的，是真正的無接觸連接裝置。這種連接方式，可使設(shè)備連接應(yīng)力更加均勻，對中性能更好，承載能力大大加強(qiáng)。通過檢測，使用磁力耦合器可以減少80%以上的振動。

3）使用磁力耦合器后，可以很好地實現(xiàn)設(shè)備柔性啟動（即軟啟動），可以很好地保護(hù)電動機(jī)和負(fù)載。

4）使用磁力耦合器可以減低故障率。由于磁力耦合器靠空氣間隙傳遞扭矩，沒有磨損部件，基本上不發(fā)生故障，這樣就會降低故障率，從而大大縮短停機(jī)時間。

5）磁力耦合器具有過載保護(hù)功能，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。水泥企業(yè)常用的液力耦合器是通過噴油泄壓方式來進(jìn)行過載保護(hù)的，而這種過載保護(hù)方式，既污染環(huán)境，又增加修復(fù)時間和維護(hù)費(fèi)用。

6）磁力耦合器結(jié)構(gòu)簡單，無需潤滑，對環(huán)境無任何污染損害，屬綠色環(huán)保產(chǎn)品。

7）對于調(diào)速范圍較窄的設(shè)備，如高溫風(fēng)機(jī)等，還可以通過調(diào)節(jié)磁力耦合器兩部分之間的氣隙，實現(xiàn)負(fù)載的無級調(diào)速。

3　磁力耦合器的選型及注意問題

1）磁力耦合器是部分標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的產(chǎn)品，在選擇聯(lián)軸器的開始階段，可以了解國家標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和獲得國家專利的聯(lián)軸器產(chǎn)品中是否有符合使用需要的類型。聯(lián)軸器無法找到適配類型，則可以聯(lián)絡(luò)生產(chǎn)廠家自行設(shè)計聯(lián)軸器產(chǎn)品。

2）磁力耦合器的轉(zhuǎn)矩應(yīng)符合傳動系統(tǒng)動力機(jī)的要求，根據(jù)動力機(jī)和工作機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速，可以計算出聯(lián)軸器合理的轉(zhuǎn)矩數(shù)值，以此來初步選擇聯(lián)軸器功率型號。

3）磁力耦合器初選過后應(yīng)根據(jù)主動軸和從動軸的軸徑、軸孔長度來確定聯(lián)軸器的尺寸，調(diào)整聯(lián)軸器的規(guī)格。聯(lián)軸器型號調(diào)整還要考慮聯(lián)軸器連接的主動軸和從動軸之間的轉(zhuǎn)速是否一致，軸徑是否相同。

4）磁力耦合器選擇，最后要再次綜合考慮各方面的因素，保證聯(lián)軸器的尺寸、轉(zhuǎn)矩、軸徑、軸孔都與電動機(jī)、減速機(jī)相配套，并能適應(yīng)相應(yīng)的工作環(huán)境。聯(lián)軸器選定型號之后，要對軸鍵強(qiáng)度做校核驗算，最后確定聯(lián)軸器的型號。

5）針對設(shè)備所驅(qū)動的負(fù)載特性及磁力耦合器軟啟動特性，對磁力耦合器的選型要慎重。如提升機(jī)負(fù)載、石灰石輸送皮帶機(jī)、熟料拉鏈機(jī)等重載設(shè)備，尤其是設(shè)計部門為減少裝機(jī)容量，驅(qū)動設(shè)備選型時功率富余量較小，經(jīng)常遇到故障停車后不能帶料正常啟動的情況，而針對這種情況，磁力耦合器選型時盡量選用限矩型磁力耦合器，而且選用功率要大一檔。

6）使用變頻調(diào)速的設(shè)備，盡量不使用磁力耦合器，這是由于變頻設(shè)備低頻時機(jī)械特性較軟，再加上磁力耦合器的柔性啟動特性，容易產(chǎn)生電動機(jī)堵轉(zhuǎn)，導(dǎo)致故障停機(jī)設(shè)備不能再次啟動。

4　磁力耦合器在實際應(yīng)用中注意事項

1）磁力耦合器支持電動機(jī)任何方向轉(zhuǎn)動。無論是新建企業(yè)首次調(diào)試設(shè)備，還是使用中對液力耦合器等聯(lián)軸器的改造，為避免損壞設(shè)備，試機(jī)時首先要點(diǎn)動電動機(jī)，確認(rèn)其轉(zhuǎn)向無誤后，方可進(jìn)行設(shè)備試運(yùn)行。正常情況下，低壓電動機(jī)在冷態(tài)情況下允許啟動2次，每次間隔時間不得小于5 min，熱態(tài)情況下允許啟動1次；高壓電動機(jī)在熱狀態(tài)下允許啟動1次，時間間隔不得少于240 min，在冷態(tài)情況下允許啟動2次，每次間隔時間不得少于60 min。

2）使用磁力耦合器，要適當(dāng)考慮其環(huán)境溫度不能過高，這是因為磁力耦合器運(yùn)用的是渦流感應(yīng)原理。正常情況下，渦流產(chǎn)生的損耗是以熱量形式從導(dǎo)磁體上釋放出來的，致使永磁體工作環(huán)境溫度上升。因此，生產(chǎn)現(xiàn)場的磁力耦合器防護(hù)罩，要通風(fēng)良好，避免熱量積聚。

3）使用磁力耦合器，要確保主機(jī)設(shè)備各類連鎖信號安全可靠，比如提升機(jī)尾輪測速信號與驅(qū)動電動機(jī)之間的連鎖保護(hù)，該設(shè)備與上層工藝設(shè)備之間的連鎖跳停等保護(hù)。磁力耦合器過載保護(hù)后，安裝磁力耦合器的主機(jī)設(shè)備會停止運(yùn)轉(zhuǎn)，若上級工藝設(shè)備不能連鎖跳停，會造成提升機(jī)壓料、下料溜子堵料等情況。

4）若負(fù)荷端因過載或設(shè)備故障造成停轉(zhuǎn)，而提升機(jī)等設(shè)備尾輪測速檢測碰巧損壞，這種情況電動機(jī)將會正常運(yùn)轉(zhuǎn)，渦流產(chǎn)生的功率將全部或大部分對導(dǎo)磁體做功，造成永磁體的工作溫度急速上升，當(dāng)溫度上升超過永磁體的允許溫度時，磁性能會隨著這一溫度的升高而降低，當(dāng)溫度升高到永磁體失效臨界點(diǎn)時，磁力耦合器將會“失磁”而停止工作。因此，在生產(chǎn)中，一是盡量避免設(shè)備過載；二是在設(shè)備的頭尾輪分別安裝測速檢測保護(hù)裝置，防止出現(xiàn)損毀設(shè)備的事件發(fā)生。

5）從另一個角度考慮，為避免磁力耦合器出現(xiàn)“失磁”現(xiàn)象，從該設(shè)備設(shè)計之初就應(yīng)考慮增加導(dǎo)風(fēng)葉片或?qū)эL(fēng)孔，另外，在磁力耦合器過載保護(hù)的時候，其兩部分打開的間隙可設(shè)計得較大些，這樣導(dǎo)電體切割磁力線就會大大減少，其發(fā)熱量相對會減少很多。這樣即使出現(xiàn)測速檢測保護(hù)不到位，也不會因此損壞設(shè)備影響正常生產(chǎn)。

5　結(jié)束語

隨著技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)品的日益成熟，相信不久磁力耦合器這種節(jié)能環(huán)保設(shè)備將會在諸多水泥企業(yè)中得到廣泛推廣和應(yīng)用。