Принцип работы магнитно-импульсных установок

Магнитно-импульсные установки нашли широкое применение во многих отраслях промышленности (таких как порошковая металлургия, самолетостроение, нефтегазовой промышленности и др.). Обладая самой быстрой, почти мгновенной, передачей энергии от исполнительных механизмов к объекту, эти установки характеризуются низким потреблением электроэнергии за счет накопления ее в емкостных или индуктивных накопителях, широким диапазоном амплитуды силового воздействия, простотой управления и обслуживания.

mius3

Особое место среди магнитно-импульсных устройств занимают магнитно-импульсные установки очистки типа МИУС технологических металлических емкостей, стационарных и подвижных, где происходит транспортировка любых сыпучих материалов и продуктов. Эффект зависания, образования отложений, налипания, намерзания, сводообразования создают определенные трудности в технологическом процессе практически любого предприятия, где применяются сыпучие материалы и продукты. Особенно остро такие нежелательные процессы проявляются при изменениях климатических условий, интенсификации технологических процессов, временных факторов и т.д.

Самый древний способ решения данной проблемы – это приложение рук человеческих с применением сопутствующих орудий труда. Дешевый, иногда эффективный, но практически всегда такой способ приводит к пластической деформации металлических емкостей, к дальнейшему более интенсивному росту отложений, сокращению срока службы технологического оборудования.

Магнитно-импульсное силовое воздействие – это самый эффективный способ предотвращения образования и разрушения сводов сыпучих материалов и продуктов в металлических емкостях, а также очистки стенок различного технологического оборудования (бункера, силоса, дозаторы, циклоны, конструкции пылевых камер котлов-утилизаторов, теплообменные трубопроводы, регенерация рукавных и электрофильтров, железнодорожные вагоны и кузова автотранспорта).

Принцип действия МИУС довольно простой и заключается в воздействии импульсного магнитного поля плоской многовитковой катушки на диск из электропроводного материала. От источника импульсного электропитания ИИЭ (емкостной батареи 600?2600мкФ), заряженной от 1000 до 5000В, происходит единичный разряд на плоскую катушку (индуктор) длительностью порядка 1мс. В процессе этого разряда в катушке индуктора генерируется мощное импульсное магнитное поле, которое, проникая через металл якоря, наводит в последней токи такого же направления, как в индукторе. Результатом взаимодействия магнитных полей якоря и индуктора является импульс разнонаправленной механической силы.

Среди большого семейства различных устройств и механизмов очистки (среди которых особенно популярны электровибраторы) магнитно-импульсные установки выгодно отличаются широким диапазоном импульсной нагрузки. МИУС отлично справляется с очисткой емкостей с толщиной стенок до 20мм и выше, различных теплообменных трубопроводов, стенок сушильных и пылевых камер, намерзших и окаменевших отложений. Разработаны установки с приводом для подвода исполнительных механизмов к боковым стенкам автомобильного и железнодорожного транспорта.

Но при всех достоинствах МИУС, не надо забывать, что они являются вспомогательным оборудованием, которое облегчает технологический процесс, улучшает эксплуатационные характеристики самого оборудования. Поэтому при выборе магнитно-импульсных установок различных производителей необходимо руководствоваться тремя критериями: 1. Эффект от применения данных установок. 2. Надежность и безотказность его работы. 3. Простота в управлении. Не надо вешать на швабру уборщицы телекоммуникационные устройства и процессорное управление.

Ручное управление МИУС заключается в том, чтобы оператор смог включить один или группу исполнительных механизмов в случае, если наступает сбой при транспортировке сыпучих материалов. Двухсторонняя связь АСУ технологического процесса и управление работой МИУС создает дополнительные требования к помехозащищенности блока управления самой установки, особенно когда зарядное напряжение накопительных конденсаторов достигает трех-пяти киловольт. Достаточно для управления работой МИУС иметь индикацию работы исполнительных механизмов, индикацию работоспособности МИУС и тумблеры включения исполнительных механизмов, расположенных на пульте управления оператора. Автоматическая работа МИУС допускает включение одного или группу исполнительных механизмов при открывании питателей, затворов и других элементов управления транспортировки сыпучих материалов (продуктов).

Надежная работа МИУС зависит также от оптимизации электрических и геометрических параметров источника импульсного электропитания и самого исполнительного механизма. Одним из основных факторов стабильной и надежной работы МИУС является КПД преобразования электрической энергии накопителя в механическую энергию упругих или упруго-пластичных деформаций очищаемой конструкции. КПД МИУС это отношение механической энергии, передаваемой очищаемой поверхности, к энергии, запасенной в накопителе и характеризуется импульсом силы, получаемой в результате взаимодействия электромагнитной катушки и якоря.

Эффект очистки зависит в большой степени от магнитного взаимодействие катушки исполнительного механизма и якоря – элемента передачи механической энергии. Зазор между токоведущими частями должен быть сведен к минимуму. От этого зависит КПД всей установки. Увеличение этого геометрического зазора, будь это воздушный зазор или электроизоляционный высокопрочный композиционный материал, ведет к большим потерям и резкому снижению КПД.

В случае большого геометрического зазора для сохранения энергии упругих колебаний обшивки приходится увеличивать энергоемкость источника питания (увеличение емкости конденсаторной батареи или увеличение ее напряжения). То есть увеличивать силу тока, протекающую по виткам катушки. В этих случаях растут силы межвиткового взаимодействия внутри катушки, а увеличение напряжения разряда ведет к снижению прочностных и электроизоляционных свойств индуктора.

Для предохранения индуктора в некоторых случаях при очистке емкостей с высокой частотой собственных колебаний (это емкости с толщиной стенок 10?40 мм или наличием большого количества ребер жесткости) используют различного вида демпфирующие устройства, которые берут на себя ответные реакции при срабатывании исполнительного механизма.

Для получения максимального значения КПД и наиболее надежной работы для каждого типа установки проводится оптимизация электрических и геометрических параметров, к каким относятся количество витков в катушке, ее внешний диаметр, количество слоев, допустимая длина кабеля, емкость и зарядное напряжение накопителя.

Другие новости и советы по теме: