摘要:綜述了國外永磁傳動技術(shù)的最新發(fā)展。應(yīng)用領(lǐng)域拓寬、技術(shù)性能提高；出現(xiàn)一些新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)；應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)與管理，使磁力泵更加高效、可靠與耐用。

關(guān)鍵詞:永磁傳動技術(shù)材料結(jié)構(gòu)應(yīng)用

Abstract：Newdevelopmentonmagneticdrivinginforeigncountryissyntheticallyreviewed.

Applicationsfieldisbecomewideandtechnicalpropertyisimproved;Newtechnique,

technologyandconstructionappear;Magneticdrivepumpsbecomehighefficiency,

rliabilityandlonglifebyusingadvancedmanufacturetechniqueandmanagement.

1應(yīng)用領(lǐng)域拓寬、技術(shù)性能提高

1.1磁力傳動是密封領(lǐng)域最有效最安全的解

永磁傳動即永磁聯(lián)軸器對于需要密封的機(jī)械，對有害、有毒、污染、危險、純凈、貴重的產(chǎn)品和生產(chǎn)過程是一最安全解，它的應(yīng)用范圍很寬。石油化工、醫(yī)藥、電影、電鍍、核動力等行業(yè)中的液體大都具有腐蝕性、易燃、易爆、有毒、貴重，泄漏會帶來工作液體的浪費與環(huán)境污染；真空、半導(dǎo)體工業(yè)要防止外界氣體的侵入：飲食、醫(yī)藥要保證介質(zhì)的純凈衛(wèi)生。永磁傳動技術(shù)在這些領(lǐng)域找到了用武之地。英國Howard機(jī)械發(fā)展有限公司(HMD)從1946年就致力于無密封泵的制造，至今在全世界37個國家已銷售近7萬臺,每年銷售額達(dá)28百萬英鎊[1]。美國一家制藥廠有上百個裝有機(jī)械密封的離心泵，處理各種酸類，這些泵由于設(shè)計問題常常干運轉(zhuǎn)，僅能使用2~3個月就自行破壞，換用了Ansimag公司生產(chǎn)的K1516系列磁傳動泵，自1993年投入運行（每天操作4.8小時每年365天）至1998年還在運行[2]。美國中西部的容器板廠，合成苛性納是回轉(zhuǎn)葉片泵密封的極大問題,這里的工程師稱這些泵是“維護(hù)黑夜里的天”安裝了Ansimag公司的ETFE襯里無密封磁力泵,運行11個月沒有停機(jī)[3]。美國一大型化工廠面臨著輸送甲醇的嚴(yán)重困難。因甲醇易燃，60℃接近沸騰，流量僅7m3/h，壓差高達(dá)250m。問題的解決靠的是Dickow磁傳動多級端吸泵，它的流量是15m3/h，壓差400m,確保了甲醇的零泄漏,保證操作人員與工廠的安全，并解決了甲醇中含有氣泡輸送問題[4]。

1.2磁力泵在技術(shù)性能上向微型,大型化發(fā)展

為滿足國內(nèi)外市場需要，石油化工公司成套設(shè)備向大型化發(fā)展，我國必須有一批年產(chǎn)千萬噸級的煉油廠、百萬噸級的乙烯裝置。機(jī)械裝備要滿足重負(fù)荷、長周期、低能耗，并符合環(huán)保要求。我國在仿制國外產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)，制造磁力泵的材質(zhì)和工藝要求是很高的。即使11~13kW的中小功率泵,其可靠性制造成本也無法讓用戶接受。對于耐強(qiáng)腐蝕、高壓、高溫的大功率泵尚屬空白。目前磁力泵的發(fā)展極限應(yīng)由HMD公司的產(chǎn)品來描述：流量由1m3/h到681m3/h，壓差由10m到500m，溫度范圍由-100℃到450℃，系統(tǒng)壓力從真空到400bar，原動機(jī)功率達(dá)350kW。微型泵是專門為某些部門研究開發(fā)出來的，例如激光器的冷卻、分析儀器的供料、化學(xué)劑的補(bǔ)充、生物工程、冷卻循環(huán)，以至于打印機(jī)的噴嘴等。齒輪泵與電機(jī)一體化封閉聯(lián)接，適用24V、36V直流電源，速度人工自動控制。最低流量為10ml/min，壓差7bar。日本Iwaki公司為電鍍、冷卻循環(huán)用的MD系列微型磁力傳動齒輪泵的流量范圍是7.5~288L/min，傳動功率1/25~1/3馬力。

1.3各種類型的泵均可改造為磁力傳動泵

摘要:綜述了國外永磁傳動技術(shù)的最新發(fā)展。應(yīng)用領(lǐng)域拓寬、技術(shù)性能提高；出現(xiàn)一些新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)；應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)與管理，使磁力泵更加高效、可靠與耐用。

關(guān)鍵詞:永磁傳動技術(shù)材料結(jié)構(gòu)應(yīng)用

Abstract：Newdevelopmentonmagneticdrivinginforeigncountryissyntheticallyreviewed.

Applicationsfieldisbecomewideandtechnicalpropertyisimproved;Newtechnique,

technologyandconstructionappear;Magneticdrivepumpsbecomehighefficiency,

rliabilityandlonglifebyusingadvancedmanufacturetechniqueandmanagement.

摘要:綜述了國外永磁傳動技術(shù)的最新發(fā)展。應(yīng)用領(lǐng)域拓寬、技術(shù)性能提高；出現(xiàn)一些新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)；應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)與管理，使磁力泵更加高效、可靠與耐用。

關(guān)鍵詞:永磁傳動技術(shù)材料結(jié)構(gòu)應(yīng)用

Abstract：Newdevelopmentonmagneticdrivinginforeigncountryissyntheticallyreviewed.

Applicationsfieldisbecomewideandtechnicalpropertyisimproved;Newtechnique,

technologyandconstructionappear;Magneticdrivepumpsbecomehighefficiency,

rliabilityandlonglifebyusingadvancedmanufacturetechniqueandmanagement.

1應(yīng)用領(lǐng)域拓寬、技術(shù)性能提高

1.1磁力傳動是密封領(lǐng)域最有效最安全的解

永磁傳動即永磁聯(lián)軸器對于需要密封的機(jī)械，對有害、有毒、污染、危險、純凈、貴重的產(chǎn)品和生產(chǎn)過程是一最安全解，它的應(yīng)用范圍很寬。石油化工、醫(yī)藥、電影、電鍍、核動力等行業(yè)中的液體大都具有腐蝕性、易燃、易爆、有毒、貴重，泄漏會帶來工作液體的浪費與環(huán)境污染；真空、半導(dǎo)體工業(yè)要防止外界氣體的侵入：飲食、醫(yī)藥要保證介質(zhì)的純凈衛(wèi)生。永磁傳動技術(shù)在這些領(lǐng)域找到了用武之地。英國Howard機(jī)械發(fā)展有限公司(HMD)從1946年就致力于無密封泵的制造，至今在全世界37個國家已銷售近7萬臺,每年銷售額達(dá)28百萬英鎊[1]。美國一家制藥廠有上百個裝有機(jī)械密封的離心泵，處理各種酸類，這些泵由于設(shè)計問題常常干運轉(zhuǎn)，僅能使用2~3個月就自行破壞，換用了Ansimag公司生產(chǎn)的K1516系列磁傳動泵，自1993年投入運行（每天操作4.8小時每年365天）至1998年還在運行[2]。美國中西部的容器板廠，合成苛性納是回轉(zhuǎn)葉片泵密封的極大問題,這里的工程師稱這些泵是“維護(hù)黑夜里的天”安裝了Ansimag公司的ETFE襯里無密封磁力泵,運行11個月沒有停機(jī)[3]。美國一大型化工廠面臨著輸送甲醇的嚴(yán)重困難。因甲醇易燃，60℃接近沸騰，流量僅7m3/h，壓差高達(dá)250m。問題的解決靠的是Dickow磁傳動多級端吸泵，它的流量是15m3/h，壓差400m,確保了甲醇的零泄漏,保證操作人員與工廠的安全，并解決了甲醇中含有氣泡輸送問題[4]。

1.2磁力泵在技術(shù)性能上向微型,大型化發(fā)展

為滿足國內(nèi)外市場需要，石油化工公司成套設(shè)備向大型化發(fā)展，我國必須有一批年產(chǎn)千萬噸級的煉油廠、百萬噸級的乙烯裝置。機(jī)械裝備要滿足重負(fù)荷、長周期、低能耗，并符合環(huán)保要求。我國在仿制國外產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)，制造磁力泵的材質(zhì)和工藝要求是很高的。即使11~13kW的中小功率泵,其可靠性制造成本也無法讓用戶接受。對于耐強(qiáng)腐蝕、高壓、高溫的大功率泵尚屬空白。目前磁力泵的發(fā)展極限應(yīng)由HMD公司的產(chǎn)品來描述：流量由1m3/h到681m3/h，壓差由10m到500m，溫度范圍由-100℃到450℃，系統(tǒng)壓力從真空到400bar，原動機(jī)功率達(dá)350kW。微型泵是專門為某些部門研究開發(fā)出來的，例如激光器的冷卻、分析儀器的供料、化學(xué)劑的補(bǔ)充、生物工程、冷卻循環(huán)，以至于打印機(jī)的噴嘴等。齒輪泵與電機(jī)一體化封閉聯(lián)接，適用24V、36V直流電源，速度人工自動控制。最低流量為10ml/min，壓差7bar。日本Iwaki公司為電鍍、冷卻循環(huán)用的MD系列微型磁力傳動齒輪泵的流量范圍是7.5~288L/min，傳動功率1/25~1/3馬力。

1.3各種類型的泵均可改造為磁力傳動泵

摘要：通過對實際工作經(jīng)驗的總結(jié)，論述了永磁機(jī)構(gòu)傳動方式、保持力大小以及與真空斷路器匹配時確定永磁機(jī)構(gòu)的合、分閘功及動作特性的原理。

關(guān)鍵詞：斷路器永磁機(jī)構(gòu)特性配合

1斷路器與機(jī)構(gòu)傳動方式配合

目前，國內(nèi)外生產(chǎn)的永磁機(jī)構(gòu)（雙穩(wěn)態(tài)）動鐵心行程（即動鐵心與磁軛之間氣隙）都比較?。ㄍǔ２淮笥?5mm），遠(yuǎn)小于常規(guī)電磁、彈簧、液壓和空壓操動機(jī)構(gòu)的行程。因此，目前它還只能配用在觸頭行程較小的中壓真空斷路器上。

如果單從滿足斷路器行程方面要求，可以通過放大傳動機(jī)構(gòu)的輸出行程，滿足大行程斷路器要求。但是，目前國內(nèi)外生產(chǎn)的永磁機(jī)構(gòu)的分、合閘力也較小，通常在2000～4000N，最大也不大于6000N。在將它與斷路器配用中，往往只能利用傳動機(jī)構(gòu)的行程縮小、作用力放大，而不能利用行程放大、作用力縮小的功能。

12kV真空滅弧室的觸頭開距一般約為10mm，當(dāng)觸頭彈簧直接設(shè)在動觸桿上，超程約3mm時，真空滅弧室要求行程（觸頭開距加超程）為13mm左右。如果選用行程為25mm的永磁機(jī)構(gòu)，就需設(shè)計中間傳動機(jī)構(gòu)使行程匹配，而且在設(shè)計傳動比時必須考慮行程損失因素。

摘要：首先介紹了非公路礦用汽車液力機(jī)械傳動和電傳動形式的特點，其次從新型燃料、混合動力、純電驅(qū)動等方面綜述了其節(jié)能技術(shù)的相關(guān)研究，然后分析了該車型儲能系統(tǒng)和驅(qū)動電機(jī)的技術(shù)進(jìn)展，并概括了通過優(yōu)化控制策略提升電傳動系統(tǒng)能量利用率的相關(guān)研究。最后總結(jié)為混合動力技術(shù)有望成為非公路礦用汽車的主要節(jié)能途徑。

關(guān)鍵詞：非公路礦用汽車；露天礦山；混合動力；能量效率；控制策略

礦業(yè)是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，合理開發(fā)利用與保護(hù)礦產(chǎn)資源，確保資源供給和資源安全，是實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展和高品質(zhì)生活、建設(shè)美麗中國的重點之一。對于礦業(yè)行業(yè)來說，發(fā)展綠色礦業(yè)、建設(shè)綠色礦山是落實科學(xué)發(fā)展觀和生態(tài)文明建設(shè)的重要舉措。非公路礦用汽車作為露天礦山完成巖石土方剝離與礦石運輸任務(wù)的主要裝備，其工作特點為運程短、承載重，常用大型電鏟或液壓鏟進(jìn)行裝載，往返于采掘點和卸礦點，其經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)很大程度上決定了是否能貫徹落實綠色礦山建設(shè)理念。因此，非公路礦用汽車的節(jié)能減排是當(dāng)前整車制造和礦山企業(yè)面臨的重要問題。

1非公路礦用汽車的傳動形式

非公路礦用汽車的傳動形式包括液力機(jī)械傳動和電傳動2種，如圖1所示。液力機(jī)械傳動通過液力機(jī)械自動變速器、傳動軸、車橋?qū)⒉裼蜋C(jī)的動力傳遞給驅(qū)動輪，主要用于百噸級以下的車型。電傳動礦用汽車是工程機(jī)械中行駛速度最快、技術(shù)含量最高的產(chǎn)品，載重量從百噸以上至400t，廣泛應(yīng)用于煤和鐵礦石的開采運輸。相比機(jī)械傳動方式，電傳動無需液力變矩器、變速箱和驅(qū)動橋等部件，結(jié)構(gòu)簡單，可以降低機(jī)械傳動部件的制造成本，安裝維修也更為方便，傳動具有較高的響應(yīng)速度。國外的電傳動系統(tǒng)生產(chǎn)開發(fā)主要集中在通用電氣和西門子兩家企業(yè)，按照驅(qū)動電機(jī)的不同可以分為交流發(fā)電機(jī)-直流電動機(jī)的直流電傳動與交流發(fā)電機(jī)-交流電動機(jī)的交流電傳動類型。后者的功率密度更高，可靠性及傳動效率也更有優(yōu)勢。電傳動礦用汽車下坡制動時，整車的慣性能量（動能和勢能）轉(zhuǎn)換為電能并通過制動電阻柵轉(zhuǎn)換成熱能消耗，以此來實現(xiàn)車輛的制動。當(dāng)車輛處于長距離下坡制動的工況時，發(fā)動機(jī)必須處于高怠速、高油耗狀態(tài)才能滿足牽引電機(jī)冷卻、機(jī)械制動、轉(zhuǎn)向等對能量的需求。開展非公路礦用汽車的節(jié)能技術(shù)研究、降低燃油消耗率、實現(xiàn)能量的高效利用成為目前該領(lǐng)域廣泛關(guān)注的熱點問題。

2非公路礦用汽車節(jié)能技術(shù)方案

1引言

滌綸短絲裝置是上海石化股份公司滌綸部西區(qū)的一個主要裝置，共有六條生產(chǎn)線，設(shè)計單線產(chǎn)量為1.5萬噸/年。前紡電氣傳動采用德國AEG公司SEMIVERTER變頻器及永磁同步電動機(jī)，后紡采用直流電動機(jī)長軸傳動。該紡絲裝置是我國80年代初自己設(shè)計、自行制造的大型生產(chǎn)裝置，雖然建成初期創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，但是由于受到歷史條件的局限，出現(xiàn)了一些先天性不足，產(chǎn)品的種類和單耗達(dá)不到部頒標(biāo)準(zhǔn)，不能適應(yīng)市場的需要，為此在原一號線位置上改造、引進(jìn)了一條3萬噸/年滌綸短絲生產(chǎn)線(簡稱新生產(chǎn)線)，電氣傳動采用德國西門子6SE70系列變頻器和永磁同步電動機(jī)(前紡)、異步電動機(jī)(后紡)。本文就共用直流母線多逆變器調(diào)速系統(tǒng)在紡絲線上的應(yīng)用作一些探討。

2合成纖維紡絲機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展概況

合成纖維紡絲機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展大致可分為3個階段:

(1)大變頻器調(diào)速由一臺大功率變頻器來驅(qū)動多臺永磁同步電動機(jī)。電動機(jī)可逐臺起動或分組啟動。優(yōu)點是系統(tǒng)簡單、控制方便，可保證多電機(jī)同步運行。缺點是變頻器容量必須選用很大;單臺電動機(jī)短路故障有可能引起變頻跳閘，造成整臺紡絲機(jī)停車。

(2)多臺小變頻器驅(qū)動每臺電動機(jī)均有一臺小變頻器驅(qū)動。對比大變頻器驅(qū)動，優(yōu)點有:a)、一臺變頻器驅(qū)動一臺電機(jī)，可以實現(xiàn)軟起動，變頻器容量基本與電動機(jī)相同;b)、當(dāng)某臺電動機(jī)發(fā)生故障時，對應(yīng)變頻器停止工作，不會影響整臺紡絲機(jī)的正常運轉(zhuǎn)。缺點是:a)、總設(shè)定、總啟動需另加調(diào)節(jié)環(huán)節(jié);b)、幾臺變頻器輸出頻率會有離散性，為達(dá)到轉(zhuǎn)速同步，需加串行通信接口。

1引言

滌綸短絲裝置是上海石化股份公司滌綸部西區(qū)的一個主要裝置，共有六條生產(chǎn)線，設(shè)計單線產(chǎn)量為1.5萬噸/年。前紡電氣傳動采用德國AEG公司SEMIVERTER變頻器及永磁同步電動機(jī)，后紡采用直流電動機(jī)長軸傳動。該紡絲裝置是我國80年代初自己設(shè)計、自行制造的大型生產(chǎn)裝置，雖然建成初期創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，但是由于受到歷史條件的局限，出現(xiàn)了一些先天性不足，產(chǎn)品的種類和單耗達(dá)不到部頒標(biāo)準(zhǔn)，不能適應(yīng)市場的需要，為此在原一號線位置上改造、引進(jìn)了一條3萬噸/年滌綸短絲生產(chǎn)線(簡稱新生產(chǎn)線)，電氣傳動采用德國西門子6SE70系列變頻器和永磁同步電動機(jī)(前紡)、異步電動機(jī)(后紡)。本文就共用直流母線多逆變器調(diào)速系統(tǒng)在紡絲線上的應(yīng)用作一些探討。

2合成纖維紡絲機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展概況

合成纖維紡絲機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展大致可分為3個階段:

(1)大變頻器調(diào)速由一臺大功率變頻器來驅(qū)動多臺永磁同步電動機(jī)。電動機(jī)可逐臺起動或分組啟動。優(yōu)點是系統(tǒng)簡單、控制方便，可保證多電機(jī)同步運行。缺點是變頻器容量必須選用很大;單臺電動機(jī)短路故障有可能引起變頻跳閘，造成整臺紡絲機(jī)停車。

(2)多臺小變頻器驅(qū)動每臺電動機(jī)均有一臺小變頻器驅(qū)動。對比大變頻器驅(qū)動，優(yōu)點有:a)、一臺變頻器驅(qū)動一臺電機(jī)，可以實現(xiàn)軟起動，變頻器容量基本與電動機(jī)相同;b)、當(dāng)某臺電動機(jī)發(fā)生故障時，對應(yīng)變頻器停止工作，不會影響整臺紡絲機(jī)的正常運轉(zhuǎn)。缺點是:a)、總設(shè)定、總啟動需另加調(diào)節(jié)環(huán)節(jié);b)、幾臺變頻器輸出頻率會有離散性，為達(dá)到轉(zhuǎn)速同步，需加串行通信接口。

1電動變槳距系統(tǒng)概述

變槳距機(jī)構(gòu)就是在額定風(fēng)速附近(以上),依據(jù)風(fēng)速的變化隨時調(diào)節(jié)槳距角,控制吸收的機(jī)械能,一方面保證獲取最大的能量(與額定功率對應(yīng)),同時減少風(fēng)力對風(fēng)力機(jī)的沖擊。在并網(wǎng)過程中,變槳距控制還可實現(xiàn)快速無沖擊并網(wǎng)。變槳距控制系統(tǒng)與變速恒頻技術(shù)相配合,最終提高了整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率和電能質(zhì)量。

電動變槳距系統(tǒng)就是可以允許三個槳葉獨立實現(xiàn)變槳，它提供給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率輸出和足夠的剎車制動能力。這樣可以避免過載對風(fēng)機(jī)的破壞。

圖1和圖2分別是電動變槳距系統(tǒng)的布局圖和電動變槳距系統(tǒng)的概念設(shè)計圖。三套蓄電池和軸控制盒以及伺服電機(jī)和減速機(jī)放置于輪轂處，每支槳葉一套，一個總電氣開關(guān)盒放置在輪轂和機(jī)艙連接處，整個系統(tǒng)的通訊總線和電纜靠滑環(huán)與機(jī)艙的主控制器連接。

圖3為電動變槳距系統(tǒng)的構(gòu)成框圖，主控制器與輪轂內(nèi)的軸控制盒通過現(xiàn)場總線通訊，達(dá)到控制三個獨立的變槳距裝置的目的。主控制器根據(jù)風(fēng)速，發(fā)電機(jī)功率和轉(zhuǎn)速等，把命令值發(fā)送到電動變槳距控制系統(tǒng)，并且電動變槳距系統(tǒng)把實際值和運行狀況反饋到主控制器。

電動變槳距系統(tǒng)必須滿足能夠快速響應(yīng)主控制的命令，有獨立工作的變槳距系統(tǒng)，高性能的同步機(jī)制，安全可靠等的要求。下面就分別從機(jī)械和伺服驅(qū)動兩個部分介紹一下電動變槳距系統(tǒng)。