火電廠閉式水泵的永磁調(diào)速器節(jié)能改造分析

王曉波（江蘇徐礦綜合利用發(fā)電有限公司，江蘇 徐州 221004）

火電廠閉式水泵的永磁調(diào)速器節(jié)能改造分析

王曉波
（江蘇徐礦綜合利用發(fā)電有限公司，江蘇 徐州 221004）

永磁調(diào)速器為磁力非接觸性的軟聯(lián)接，它具有高效節(jié)能、高可靠性、可在惡劣環(huán)境下應(yīng)用、減少系統(tǒng)維護(hù)和延長系統(tǒng)使用壽命等特點(diǎn)，是風(fēng)機(jī)及泵類設(shè)備節(jié)能技術(shù)改造的首選。徐礦電廠分別對(duì)每臺(tái)機(jī)組的一臺(tái)閉式水泵進(jìn)了永磁調(diào)速器的改造。改造后電機(jī)電流下降明顯，節(jié)電率較高。

永磁調(diào)速；閉式水泵；節(jié)能；改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.059

0　引言

江蘇徐礦綜合利用發(fā)電廠（簡稱徐礦電廠）為2臺(tái)330MW循環(huán)流化床機(jī)組。每臺(tái)機(jī)組為輔機(jī)配備了2臺(tái)閉式水泵以提高冷卻水，正常運(yùn)行時(shí)，一運(yùn)一備。但由于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)冗余要求，加上水泵的運(yùn)行流量需求隨機(jī)組負(fù)荷和季節(jié)氣溫的變化而變化，特別是在我廠鍋爐引風(fēng)機(jī)由液力耦合器調(diào)節(jié)技改為變頻器調(diào)節(jié)后，導(dǎo)致其減少了一個(gè)重要用戶，使閉式水泵具有了更大的余量空間。改造前，閉式水泵全出力運(yùn)行，當(dāng)水溫變化時(shí)，其各用戶調(diào)門開度也跟隨變化，致使系統(tǒng)壓力產(chǎn)生較大變化，為保證系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定，通過調(diào)節(jié)再循環(huán)閥門的開度來控制通過各用戶的水量大小。此時(shí)，閉式水泵一直滿負(fù)荷運(yùn)行，而其中一部分出水被再循環(huán)，導(dǎo)致一定程度的做功浪費(fèi)。由此，為了降低廠用電率，減少發(fā)電成本，徐礦電廠通過深入調(diào)研后，對(duì)閉式水泵進(jìn)行了加裝永磁調(diào)速器的技術(shù)改造。

1　永磁調(diào)速器系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理

永磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)是采用永磁調(diào)速器替代原有的聯(lián)軸器，把原來的硬聯(lián)接改為磁力非接觸性的軟聯(lián)接。它具有高效節(jié)能、高可靠性、無剛性連接傳遞扭矩、可在惡劣環(huán)境下應(yīng)用、極大減少整體系統(tǒng)振動(dòng)、減少系統(tǒng)維護(hù)和延長系統(tǒng)使用壽命等特點(diǎn)。尤其是其不產(chǎn)生高次諧波，且在低速運(yùn)行下不造成電機(jī)發(fā)熱的優(yōu)良調(diào)速特性更使其成為風(fēng)機(jī)及泵類設(shè)備節(jié)能技術(shù)改造的首選。

永磁調(diào)速器是透過氣隙傳遞轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)設(shè)備。電機(jī)與負(fù)載設(shè)備轉(zhuǎn)軸之間無需機(jī)械連結(jié)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)導(dǎo)磁盤在裝有強(qiáng)力稀土磁鐵的磁盤所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)中切割磁力線，因而在導(dǎo)磁盤中產(chǎn)生渦電流，該渦電流在導(dǎo)磁盤上產(chǎn)生反感磁場(chǎng)，拉動(dòng)導(dǎo)磁盤與磁盤的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了電機(jī)與負(fù)載之間的轉(zhuǎn)矩傳輸。其主要由四個(gè)部件組成：內(nèi)轉(zhuǎn)子（與負(fù)載軸連接的永磁體盤）、外轉(zhuǎn)子（與電機(jī)軸連接導(dǎo)磁體盤）、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（調(diào)整磁盤與導(dǎo)磁盤之間耦合面積的機(jī)構(gòu)）、轉(zhuǎn)軸連接殼與緊縮盤（緊縮盤裝置與電機(jī)及負(fù)載軸之間的連結(jié)）。

2　改造方案

永磁調(diào)速驅(qū)動(dòng)器是純機(jī)械裝置，只需在改造時(shí)，根據(jù)設(shè)備尺寸，重新建造基礎(chǔ)，將閉式水泵電機(jī)后移，使永磁調(diào)速器有足夠空間安裝在電動(dòng)機(jī)和水泵之間；從6KV廠用電系統(tǒng)中引接電源，用以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和永磁調(diào)速器水冷系統(tǒng)的水泵電機(jī)；鋪設(shè)信號(hào)電纜，增加控制系統(tǒng)組態(tài)，以便對(duì)永磁調(diào)速器系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)和閉環(huán)控制。

改造后，永磁調(diào)速器可直接由中央控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控。整個(gè)控制系統(tǒng)為全自動(dòng)，但當(dāng)自動(dòng)系統(tǒng)故障時(shí)，也可通過執(zhí)行器手動(dòng)調(diào)節(jié)氣隙。其控制流程為：正常運(yùn)行時(shí)，閉式水泵出口閥全開，測(cè)量閉式冷卻水系統(tǒng)的壓力，將此壓力反饋給加裝的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)永磁體和銅導(dǎo)體之間的氣隙來調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到控制閉式水泵流量的目的。

3　節(jié)能估算

徐礦電廠閉式水泵永磁調(diào)速改造前后，運(yùn)行參數(shù)如表1所示。

按照四種工況電流平均值25A，設(shè)備年運(yùn)行時(shí)間300天進(jìn)行計(jì)算。年節(jié)約電功率為△P= 155×24×300=1116000KWh，按照每度電0.385元計(jì)算，年節(jié)約費(fèi)用為43萬元。

徐礦電廠每臺(tái)機(jī)組永磁調(diào)速裝置總投入58.6萬元，由上述估算可知，改造費(fèi)用回收期限1.5年左右；改造后節(jié)電率在40%左右。并且由于電機(jī)運(yùn)行電流的下降，電機(jī)定子線圈溫度大幅度下降，提高了設(shè)備使用壽命和可靠性。

表1　閉式水泵改造前、后運(yùn)行工況

4　結(jié)語

徐礦電廠兩臺(tái)閉式水泵自改造投用以來運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能效果明顯，基本達(dá)到了改造初期預(yù)定的節(jié)能目標(biāo)。只是在投運(yùn)初期，#1機(jī)組的調(diào)速裝置調(diào)節(jié)范圍未能滿足閉式水泵滿出力的要求，且運(yùn)行時(shí)，永磁調(diào)速裝置的導(dǎo)體盤溫度偏高（最高時(shí)達(dá)103℃），但通過廠家的調(diào)整以及為調(diào)速裝置更換較大的散熱片，問題得到了可靠的解決。

［1］趙克中.磁力驅(qū)動(dòng)技術(shù)與設(shè)備［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：25-28.

［2］翟德雙.永磁調(diào)速器在凝結(jié)水泵上的節(jié)能改造運(yùn)用［J］.中國電力，2012（07）.

［3］何秀民，王峰.永磁調(diào)速器在鍋爐引風(fēng)機(jī)改造上的應(yīng)用分析［J］.煤炭科技，2012（03）.

王曉波（1985-），男，江蘇徐州人，工程碩士，助理工程師，主要從事火力發(fā)電運(yùn)行工作。