Проектирование и эксплуатация высоких

May 11, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 2656 (2023) Цитировать эту статью

753 доступа

Подробности о метриках

Мощный регулятор скорости на постоянных магнитах установлен в насосе охлаждающей воды для экономии энергии при производстве стали в компании Magang (Group) Holding Co., Ltd. Показана спроектированная конструкция мощного регулятора скорости на постоянных магнитах с подвижным основанием. В этой рукописи были смоделированы магнитные вихри в различных зонах зацепления между ведущим и ведомым валами. Оценка показывает, что насос охлаждающей воды, управляемый магнитным регулятором скорости, может экономить электроэнергию на 22%, около 1 756 400 кВт·ч в год, по сравнению с традиционным насосом с клапанным управлением, а отходящее тепло, выделяемое этой установкой, составляет менее 5 десятков. -тысячные доли мощности на валу. Между тем, регулятор скорости с постоянными магнитами имеет гораздо меньшую вибрацию из-за бесконтактного пути между ведущим и ведомым валами.

По сравнению с традиционной коробкой передач, регулятор скорости с постоянным магнитом, который основан на магнитных вихрях из-за относительного движения между постоянным магнитом и проводником, имеет ряд преимуществ, таких как более высокая энергоэффективность, более высокая надежность, простота установки, более низкая стоимость. и плавный пуск двигателя1,2. Новая технология регулирования скорости постоянного магнита используется для управления скоростью двигателя и экономии энергии, что способствует сокращению выбросов. Поэтому все больше внимания уделяется исследователям в промышленной сфере.

Разработка дискового регулятора скорости с постоянными магнитами никогда не прекращается, поскольку он был предложен в 1990-х годах3,4. В последние годы исследования регулятора скорости на постоянных магнитах проводились не только в рамках модели и моделирования для базового анализа5,6, но и в применении с усовершенствованием конструкции в промышленности7,8. Метод виртуальных эквивалентных линий был разработан для решения конечного эффекта на распределение магнитного поля в зоне воздушного зазора регулятора скорости на постоянных магнитах. Путем расчета статической плотности потока воздушного зазора было обнаружено, что функция компенсации конечных эффектов, рассчитанная на основе модели, хорошо согласуется с результатом, рассчитанным методом конечных элементов9. Согласно модели трехмерного переходного вихревого поля, полученной в некоторых исследованиях, замена медного диска алюминиевым диском может улучшить стабильность скорости, определяющую стабильность муфты с постоянным магнитом10. Был предложен быстрый и точный метод 3D-моделирования для оценки электромагнитных характеристик машин с постоянным магнитом с осевым магнитным потоком в условиях холостого хода. Результаты расчета локальной плотности поля, электродвижущей силы и зубчатого момента для дискового регулятора скорости очень хорошо согласуются с экспериментальными измерениями11. Новая стратегия управления ослаблением магнитного потока с быстрой реакцией на переходный ток разработана для облегчения применения управления ослаблением магнитного потока на электромобилях, а результаты моделирования и экспериментов показали, что предлагаемая стратегия может обеспечить быструю реакцию крутящего момента, а также способна снизить колебание крутящего момента стабильного состояния12. Конструкция регулятора с постоянными магнитами мощностью 250 кВт была усовершенствована для улучшения теплопроводности, гарантируя стабильную и надежную работу этого оборудования13. Массив Хальбаха, своего рода специальный массив постоянных магнитов, был опробован в муфте с постоянными магнитами, и моделирование и испытания показали более высокую эффективность регулятора осевой скорости14,15. Кроме того, в сепараторах также использовалась матрица Хальбаха для повышения эффективности разделения16. Относительно систематические исследования регулятора скорости на постоянных магнитах также показаны в ссылках17,18,19.

В этой рукописи показан регулятор скорости с постоянным магнитом мощностью 450 кВт, используемый для насоса охлаждающей воды при производстве стали. В этом регуляторе скорости используется структура массива полюсов север-юг, а магнитное поле и плотность тока в тяге, приводящей в движение проводник, индуцируемой тягой, приводимой в движение магнитом, моделируются на основе анализа методом конечных элементов (МКЭ). Под двигателем используется автоматическая мобильная база, управляемая программируемым логическим контроллером (ПЛК), которая регулирует площадь зацепления и, как следствие, магнитные вихри, изменяя выходную мощность двигателя для поддержания потока воды в трубе. Измерения и расчеты показывают, что насос охлаждающей воды, управляемый магнитным регулятором скорости, в этом исследовании может экономить электроэнергию на 22%, около 1 756 400 кВт·ч в год, по сравнению с традиционным насосом с клапанным управлением. Таким образом, этот тип регулятора скорости с постоянными магнитами имеет компактную конструкцию (осевой шаг составляет всего 25 см). Кроме того, при использовании регулятора скорости с постоянными магнитами наблюдается явное снижение вибрации. Между тем, согласно теории теплового излучения, отходящее тепло в установке очень низкое.