磁力耦合器及其在水泥生产应用中注意事项

1　磁力耦合器的组成及工作原理

磁力耦合器也称磁力联轴器，主要由连接在电动机轴端的导磁体和连接在负载端的永磁体两部分组成。在运行中，按照涡流感应原理，以上两部分相对运动产生磁场，而这样在盘状导体中就会产生涡流，而涡流所产生的磁场和磁体相互吸引，从而使转子和导体两个部件通过空气间隙传递力矩，这样电动机和负载就由原来的硬连接转变为软连接[1]，如图1和图2所示。

根据以上原理，近年来国内开发出了延迟型、限矩型、调速型等不同类型的磁力耦合器。我公司使用的是由上海高率机电科技有限公司生产的限矩型磁力耦合器。近年来，随着水泥企业节能降耗和内部挖潜等技术革新的开展，如磁力耦合器、动态谐波节能装置等，在水泥行业逐渐得到了应用和推广。

2　磁力耦合器与其他传动设备比较

通过统计及实际应用分析，现将磁力耦合器与其他类型的联轴方式针对其特点、维修成本等方面进行分析比较，如表1所示。

将磁力耦合器与其他节能传动设备进行性能、能效等方面比较，如表2所示。

通过以上内容及列表分析可知，弹性联轴器、滑差设备及液力耦合器等类型的传动设备所存在的弊端，这里就不再一一赘述。而磁力耦合器的优点主要体现在以下几个方面：

1）驱动电动机电流降低，节能效果显著。使用磁力耦合器后，无论是单台设备的能效还是系统的总能效，磁力耦合器的效率都是最高的。因此，使用磁力耦合器，将会为水泥生产线设备降低能耗，节约运行和维修成本。

2）使用磁力耦合器后，可大大减少设备的振动，延长电动机及其轴承的使用寿命。磁力耦合器是靠空气间隙传递扭矩的，是真正的无接触连接装置。这种连接方式，可使设备连接应力更加均匀，对中性能更好，承载能力大大加强。通过检测，使用磁力耦合器可以减少80%以上的振动。

3）使用磁力耦合器后，可以很好地实现设备柔性启动（即软启动），可以很好地保护电动机和负载。

4）使用磁力耦合器可以减低故障率。由于磁力耦合器靠空气间隙传递扭矩，没有磨损部件，基本上不发生故障，这样就会降低故障率，从而大大缩短停机时间。

5）磁力耦合器具有过载保护功能，提高了系统运行的安全可靠性。水泥企业常用的液力耦合器是通过喷油泄压方式来进行过载保护的，而这种过载保护方式，既污染环境，又增加修复时间和维护费用。

6）磁力耦合器结构简单，无需润滑，对环境无任何污染损害，属绿色环保产品。

7）对于调速范围较窄的设备，如高温风机等，还可以通过调节磁力耦合器两部分之间的气隙，实现负载的无级调速。

3　磁力耦合器的选型及注意问题

1）磁力耦合器是部分标准化生产的产品，在选择联轴器的开始阶段，可以了解国家标准、机械行业标准和获得国家专利的联轴器产品中是否有符合使用需要的类型。联轴器无法找到适配类型，则可以联络生产厂家自行设计联轴器产品。

2）磁力耦合器的转矩应符合传动系统动力机的要求，根据动力机和工作机的功率、转速，可以计算出联轴器合理的转矩数值，以此来初步选择联轴器功率型号。

3）磁力耦合器初选过后应根据主动轴和从动轴的轴径、轴孔长度来确定联轴器的尺寸，调整联轴器的规格。联轴器型号调整还要考虑联轴器连接的主动轴和从动轴之间的转速是否一致，轴径是否相同。

4）磁力耦合器选择，最后要再次综合考虑各方面的因素，保证联轴器的尺寸、转矩、轴径、轴孔都与电动机、减速机相配套，并能适应相应的工作环境。联轴器选定型号之后，要对轴键强度做校核验算，最后确定联轴器的型号。

5）针对设备所驱动的负载特性及磁力耦合器软启动特性，对磁力耦合器的选型要慎重。如提升机负载、石灰石输送皮带机、熟料拉链机等重载设备，尤其是设计部门为减少装机容量，驱动设备选型时功率富余量较小，经常遇到故障停车后不能带料正常启动的情况，而针对这种情况，磁力耦合器选型时尽量选用限矩型磁力耦合器，而且选用功率要大一档。

6）使用变频调速的设备，尽量不使用磁力耦合器，这是由于变频设备低频时机械特性较软，再加上磁力耦合器的柔性启动特性，容易产生电动机堵转，导致故障停机设备不能再次启动。

4　磁力耦合器在实际应用中注意事项

1）磁力耦合器支持电动机任何方向转动。无论是新建企业首次调试设备，还是使用中对液力耦合器等联轴器的改造，为避免损坏设备，试机时首先要点动电动机，确认其转向无误后，方可进行设备试运行。正常情况下，低压电动机在冷态情况下允许启动2次，每次间隔时间不得小于5 min，热态情况下允许启动1次；高压电动机在热状态下允许启动1次，时间间隔不得少于240 min，在冷态情况下允许启动2次，每次间隔时间不得少于60 min。

2）使用磁力耦合器，要适当考虑其环境温度不能过高，这是因为磁力耦合器运用的是涡流感应原理。正常情况下，涡流产生的损耗是以热量形式从导磁体上释放出来的，致使永磁体工作环境温度上升。因此，生产现场的磁力耦合器防护罩，要通风良好，避免热量积聚。

3）使用磁力耦合器，要确保主机设备各类连锁信号安全可靠，比如提升机尾轮测速信号与驱动电动机之间的连锁保护，该设备与上层工艺设备之间的连锁跳停等保护。磁力耦合器过载保护后，安装磁力耦合器的主机设备会停止运转，若上级工艺设备不能连锁跳停，会造成提升机压料、下料溜子堵料等情况。

4）若负荷端因过载或设备故障造成停转，而提升机等设备尾轮测速检测碰巧损坏，这种情况电动机将会正常运转，涡流产生的功率将全部或大部分对导磁体做功，造成永磁体的工作温度急速上升，当温度上升超过永磁体的允许温度时，磁性能会随着这一温度的升高而降低，当温度升高到永磁体失效临界点时，磁力耦合器将会“失磁”而停止工作。因此，在生产中，一是尽量避免设备过载；二是在设备的头尾轮分别安装测速检测保护装置，防止出现损毁设备的事件发生。

5）从另一个角度考虑，为避免磁力耦合器出现“失磁”现象，从该设备设计之初就应考虑增加导风叶片或导风孔，另外，在磁力耦合器过载保护的时候，其两部分打开的间隙可设计得较大些，这样导电体切割磁力线就会大大减少，其发热量相对会减少很多。这样即使出现测速检测保护不到位，也不会因此损坏设备影响正常生产。

5　结束语

随着技术发展和产品的日益成熟，相信不久磁力耦合器这种节能环保设备将会在诸多水泥企业中得到广泛推广和应用。

参考文献：

[1]　蒋德洪，刘晓晔，周建中.磁力耦合器在辊压机传动系统的应用[J].水泥，2015（7）：38-40.

[2]　磁力耦合器在皮带运输机上的应用分析[EB/OL].（2012-10-22）. http：//blog.sina.com.cn/tsldgs

[3]　汪　海.磁力耦合器与变频器应用方案比较[J].电力科学与工程，2009，25（1）：4.

作者单位：

泰安中联水泥有限公司