CN107879510A - 一种防腐水冷型磁力偶合器系统 - Google Patents

Abstract

一种防腐水冷型磁力偶合器系统，包括接自来水系统，软化水装置，循环水箱，循环水泵组，接用户端冷却水源，管壳式换热器，除垢装置，水冷型偶合器；其中：接自来水系统通过软化水装置与循环水箱连通，循环水箱通过循环水泵组与管壳式换热器连接，管壳式换热器与接用户端冷却水源连接；水冷型偶合器分别连接除垢装置和循环水箱。本发明的优点：克服了水冷型磁力偶合器水冷流道因冷却水硬度高引起表面结垢导致换热系数降低的难题，同时优化水冷流道型式，将原有直线型流道设计为渐开线型流道，极大的提高了换热能力，保障偶合器安全运行。配套的智能控制系统，实时监测运行状态并进行故障诊断，提供必要的保护措施。

Description

一种防腐水冷型磁力偶合器系统

技术领域

本发明涉及冷却水可防腐及除垢的水冷型智能控制磁力偶合器调速装置领域，特别涉及了一种防腐水冷型磁力偶合器系统。

背景技术

磁力偶合器采用非接触式磁力传动，通过调节永磁体与铜盘之间的气隙精确控制输出转矩及转速，具有传动效率高、无谐波干扰、运行可靠等优点，不产生电应力，不损害电机轴承，广泛应用于刮板机、皮带机等煤机装备及电厂、石化、钢厂等非煤领域。随着生产发展及煤炭、钢铁等需求量的增大，现场设备装机功率逐步趋向兆瓦级大功率，水冷型大功率磁力偶合器需求愈发旺盛。大功率磁力偶合器多为重载运行，转差大，热损耗多，水冷系统需具有高效的换热效率才可避免高温升导致的铜盘变软、永磁体退磁等故障发生。而传统水冷型磁力偶合器采用的是普通循环冷却水，硬度较高，含有金属离子等，在热损耗高温作用下浓缩结晶析出，附着在铜盘、钢盘表面形成水垢，且随着垢层的增加形成速度加快。大量的垢层使传热系数下降，导致铜盘热损耗无法被冷却水及时带走，铜盘、永磁体温升高，磁性下降，传动能力削弱。

目前，水冷型磁力偶合器多采用现场普通循环冷却水降温，真正采用软化处理方法对循环冷却水软化或对水垢进行除垢处理的磁力偶合器尚无先例。《大功率水冷永磁涡流调速器的多场耦合研究_戴明宇》等文献中对水冷型永磁涡流调速器进行了热场、磁场、流场等多场耦合技术研究，但并未对冷却水进行防腐除垢等相关处理，待偶合器长时间运行后，垢层阻碍传热，影响热场分布，进而影响多场耦合结果，导致传递扭矩计算依然不精确。《水冷型永磁调速器在锅炉引风机上的应用_王文》等文献中讲述了锅炉引风机原有水冷液力耦合器改造为水冷型永磁调速器的项目，并分析了水垢导致永磁体退磁及调节卡涩的原因，提出了采用锅炉补给水，脱盐水，作为冷却水水源进而避免水垢产生的方法。但是该方法仅适用于有锅炉的现场，不具有普遍性，其他无锅炉现场仍然面临冷却水流道生锈、结垢，传热效率低导致的永磁体退磁难题，未从根源解决防腐除垢问题。水冷ASD装置为立式水冷型磁力偶合器，其采用闭环式制冷剂循环系统，配备流速为25gpm/min的冷却循环水，水源为自来水供水系统，亦存在硬度高、冷却流道生锈等问题，且未提供相关防腐除垢措施，长时间运行后铜盘及永磁体温升高，感应涡流传递能力下降，无法满足设备重载运行需求。因此，必须采取有效的防腐除垢措施，保证高效换热效率，确保水冷型磁力偶合器稳定可靠运行。

目前现场采用的大功率磁力偶合器多为水冷型磁力偶合器，其循环冷却水来自现场自来水系统，无相关软化处理及除垢措施，这种磁力偶合器存在以下问题：

其一，自来水循环水硬度较高，含有大量的钙镁离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子等，在铜盘热损耗高温作用下浓缩结晶析出，附着在冷却水道表面形成水垢，且随着垢层的增加水垢形成速度加快。大量的垢层使传热系数下降，导致铜盘热损耗无法被冷却水及时带走，铜盘、永磁体温升高。高温铜盘在离心力作用下变形，动平衡性能大幅降低；同时，高温永磁体退磁严重，传动能力被极大削弱。

其二，现有水冷型磁力偶合器冷却流道多为传承或模仿，采用直线辐射性冷却流道，如图1所示。这种流道换热面积小，旋转时冷却水形成的阻力矩大，偶合器温升高，传递效率低。

其三，现有水冷型磁力偶合器冷却系统仅仅靠测量循环水进出口水温进行温度反馈控制冷却水流量，控制策略不够严谨，控制方法不够灵敏，不能及时降低铜盘温升，控制系统智能化程度低。

发明内容

本发明的目的是克服上述问题，特提供了一种防腐水冷型磁力偶合器系统。

本发明提供了一种防腐水冷型磁力偶合器系统，其特征在于：所述的防腐水冷型磁力偶合器系统，包括接自来水系统，软化水装置，循环水箱，循环水泵组，接用户端冷却水源，管壳式换热器，除垢装置，水冷型偶合器；

其中：接自来水系统通过软化水装置与循环水箱连通，循环水箱通过循环水泵组与管壳式换热器连接，管壳式换热器与接用户端冷却水源连接；水冷型偶合器分别连接除垢装置和循环水箱。

所述的水冷型偶合器，其中的水冷流道型式为渐开线型曲线流道，通道的截面为渐开线形。

所述的除垢装置，包括水箱和药剂车，二者连通。

所述的软化水装置中，带有阳离子交换树脂材料件。

首先，在自来水作为循环冷却水进入流道冷却系统循环之前配备软化水处理装置，采用阳离子交换树脂(软水器)，将水中的钙镁离子等形成水垢的主要成份置换出来，使进入冷却流道的冷却水为软化水，避免金属离子在冷却流道中因高温作用结晶析出形成水垢，降低冷却水换热效率。当软化水处理装置工作一定时间后，进行反冲洗，将交换树脂上附着的金属离子置换至废液中排除，恢复其软化交换功能。

其次，在水冷型磁力偶合器冷却水循环系统中配备除垢装置，当偶合器运行一段时间后，对整个系统进行除垢处理。利用水泵及药泵将水与除垢药水按比例混合之后，进入冷却水循环系统，对已形成水垢的流道及相关表面进行除垢，溶解的水垢作为废液排出，待循环水不再浑浊，除垢完成。这样可以保证冷却水所经过表面干净无杂质，换热效率高。

再次，针对现用直线型流道换热效率低、阻力矩大的问题，本发明设计了渐开线曲线型流道。渐开线型流道增大了铜盘流道覆盖面积，延长了冷却流道进而延长换热时间，极大地提高了换热效率，且水流沿曲线流动，大幅降低了冷却水旋转产生的阻力矩，效果良好。

最后，设计了智能在线监测控制系统，不仅可以实时监控铜盘温度，并采集输入输出温度、输入输出转速、执行器开度等大数据，作为运行性能后台分析依据，还能通过酸碱传感器检测循环水酸碱性，判断水质，在PH值超标后采取过滤或加药剂等方式进行水质调节，全面保证流道洁净度。

防腐水冷型磁力偶合器系统前置软化水系统，后置除垢装置。软化水系统通过化学反应将金属离子置换出来，使进入循环系统的冷却水硬度降低，避免高温情况下结晶析出附着于金属表面降低换热系数。除垢装置通过化学药剂作用将流道表面已形成的水垢进行溶解，并随循环水排出至废液中，减小甚至消除垢层厚度，确保换热表明清洁，提高换热效率，解决铜盘、永磁体高温升引发的性能衰减难题。同时，优化了冷却流道型式，将原有直线型冷却流道改为渐开线型冷却流道，增大流道覆盖面积进而增加换热面积，延长冷却水换热时间，有效降低铜盘温度。在此基础上，为整个装置配套智能控制系统，实时监控铜盘、永磁体温度及进出口水温，采集大数据，智能调控冷却水量，且可检测冷却水水质及PH值，自主学习确定何时软化及除垢、软化及除垢时长，减少人为操作，降低人工成本。

优化后的水冷流道型式，将原有直线型流道设计为渐开线型曲线流道。发明点在于整套偶合器装置中添加了软化水处理装置和除垢装置，对冷却水进行软化处理，避免高硬度冷却水产生化学反应结晶析出形成水垢附着于流道表面，降低传热系数，并对已形成的水垢进行除垢处理，确保换热表面洁净，保障高效换热。同时，针对水冷型磁力偶合器本体，将原有直线型流道优化为渐开线型曲线流道，增加换热面积，延长换热时间，提高换热效率。另外，配备智能控制系统，实现全流程智能操作。

本发明的优点：

克服了水冷型磁力偶合器水冷流道因冷却水硬度高引起表面结垢导致换热系数降低的难题，同时优化水冷流道型式，将原有直线型流道设计为渐开线型流道，经过仿真对比及实际运行试验可知，同型号偶合器渐开线型流道较直线型流道最高温度降低38.4％，极大的提高了换热能力，保障偶合器安全运行。配套的智能控制系统，实时监测运行状态并进行故障诊断，提供必要的保护措施，持续为偶合器运转保驾护航。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为防腐水冷型磁力偶合器系统示意图；

图2为水冷流道型式示意图；

图中，1-接自来水系统2-软化水装置3-循环水箱4-循环水泵组

5-接用户端冷却水源6-管壳式换热器7-除垢装置8-水冷型偶合器。

具体实施方式

实施例

本实施例提供了一种防腐水冷型磁力偶合器系统，其特征在于：所述的防腐水冷型磁力偶合器系统，包括接自来水系统，软化水装置，循环水箱，循环水泵组，接用户端冷却水源，管壳式换热器，除垢装置，水冷型偶合器；

其中：接自来水系统通过软化水装置与循环水箱连通，循环水箱通过循环水泵组与管壳式换热器连接，管壳式换热器与接用户端冷却水源连接；水冷型偶合器分别连接除垢装置和循环水箱。

所述的水冷型偶合器，其中的水冷流道型式为渐开线型曲线流道，通道的截面为渐开线形。

所述的除垢装置，包括水箱和药剂车，二者连通。

所述的软化水装置中，带有阳离子交换树脂材料件。

首先，在自来水作为循环冷却水进入流道冷却系统循环之前配备软化水处理装置，采用阳离子交换树脂(软水器)，将水中的钙镁离子等形成水垢的主要成份置换出来，使进入冷却流道的冷却水为软化水，避免金属离子在冷却流道中因高温作用结晶析出形成水垢，降低冷却水换热效率。当软化水处理装置工作一定时间后，进行反冲洗，将交换树脂上附着的金属离子置换至废液中排除，恢复其软化交换功能。

其次，在水冷型磁力偶合器冷却水循环系统中配备除垢装置，当偶合器运行一段时间后，对整个系统进行除垢处理。利用水泵及药泵将水与除垢药水按比例混合之后，进入冷却水循环系统，对已形成水垢的流道及相关表面进行除垢，溶解的水垢作为废液排出，待循环水不再浑浊，除垢完成。这样可以保证冷却水所经过表面干净无杂质，换热效率高。

再次，针对现用直线型流道换热效率低、阻力矩大的问题，本发明设计了渐开线曲线型流道。渐开线型流道增大了铜盘流道覆盖面积，延长了冷却流道进而延长换热时间，极大地提高了换热效率，且水流沿曲线流动，大幅降低了冷却水旋转产生的阻力矩，效果良好。

最后，设计了智能在线监测控制系统，不仅可以实时监控铜盘温度，并采集输入输出温度、输入输出转速、执行器开度等大数据，作为运行性能后台分析依据，还能通过酸碱传感器检测循环水酸碱性，判断水质，在PH值超标后采取过滤或加药剂等方式进行水质调节，全面保证流道洁净度。

防腐水冷型磁力偶合器系统前置软化水系统，后置除垢装置。软化水系统通过化学反应将金属离子置换出来，使进入循环系统的冷却水硬度降低，避免高温情况下结晶析出附着于金属表面降低换热系数。除垢装置通过化学药剂作用将流道表面已形成的水垢进行溶解，并随循环水排出至废液中，减小甚至消除垢层厚度，确保换热表明清洁，提高换热效率，解决铜盘、永磁体高温升引发的性能衰减难题。同时，优化了冷却流道型式，将原有直线型冷却流道改为渐开线型冷却流道，增大流道覆盖面积进而增加换热面积，延长冷却水换热时间，有效降低铜盘温度。在此基础上，为整个装置配套智能控制系统，实时监控铜盘、永磁体温度及进出口水温，采集大数据，智能调控冷却水量，且可检测冷却水水质及PH值，自主学习确定何时软化及除垢、软化及除垢时长，减少人为操作，降低人工成本。

优化后的水冷流道型式，将原有直线型流道设计为渐开线型曲线流道。发明点在于整套偶合器装置中添加了软化水处理装置和除垢装置，对冷却水进行软化处理，避免高硬度冷却水产生化学反应结晶析出形成水垢附着于流道表面，降低传热系数，并对已形成的水垢进行除垢处理，确保换热表面洁净，保障高效换热。同时，针对水冷型磁力偶合器本体，将原有直线型流道优化为渐开线型曲线流道，增加换热面积，延长换热时间，提高换热效率。另外，配备智能控制系统，实现全流程智能操作。

Claims (4)

1.一种防腐水冷型磁力偶合器系统，其特征在于：所述的防腐水冷型磁力偶合器系统，包括接自来水系统，软化水装置，循环水箱，循环水泵组，接用户端冷却水源，管壳式换热器，除垢装置，水冷型偶合器；

其中：接自来水系统通过软化水装置与循环水箱连通，循环水箱通过循环水泵组与管壳式换热器连接，管壳式换热器与接用户端冷却水源连接；水冷型偶合器分别连接除垢装置和循环水箱。

2.按照权利要求1所述的防腐水冷型磁力偶合器系统，其特征在于：所述的水冷型偶合器，其中的水冷流道型式为渐开线型曲线流道，通道的截面为渐开线形。

3.按照权利要求1所述的防腐水冷型磁力偶合器系统，其特征在于：所述的除垢装置，包括水箱和药剂车，二者连通。

4.按照权利要求1所述的防腐水冷型磁力偶合器系统，其特征在于：所述的软化水装置中，带有阳离子交换树脂材料件。