永磁調(diào)速技術(shù)在循環(huán)水泵上的節(jié)能應(yīng)用分析

繳慶豐　 大唐武安發(fā)電有限公司　河北 邯鄲 056300

永磁調(diào)速技術(shù)在循環(huán)水泵上的節(jié)能應(yīng)用分析

繳慶豐 大唐武安發(fā)電有限公司河北 邯鄲 056300

為實(shí)現(xiàn)輔機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，采用了永磁調(diào)速技術(shù)對(duì)循環(huán)水泵進(jìn)行節(jié)能改造。介紹了筒式永磁調(diào)速器的調(diào)速原理及特點(diǎn)，對(duì)影響永磁調(diào)速器節(jié)能量的因素進(jìn)行了分析，根據(jù)永磁調(diào)速器在循環(huán)水泵上應(yīng)用的數(shù)據(jù)，研究了永磁調(diào)速器在共母管并聯(lián)系統(tǒng)中的節(jié)能效益。

永磁調(diào)速器；循環(huán)泵；并聯(lián)；節(jié)能

0 引言

大唐武安發(fā)電有限公司2×300MW機(jī)組的輔機(jī)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)有3臺(tái)輔機(jī)循環(huán)水泵，2用1備，露天布置，為輔機(jī)提供冷卻水，并將使用后的冷卻水通過(guò)冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行冷卻，通過(guò)回水管重新進(jìn)入吸水井，實(shí)現(xiàn)冷卻水的循環(huán)，滿足冷卻需求。

1 永磁調(diào)速器

1.1永磁調(diào)速器結(jié)構(gòu)及原理

永磁調(diào)速器屬于機(jī)械調(diào)速設(shè)備，適用于風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)等離心式負(fù)載[1]，安裝在電機(jī)和負(fù)載之間，實(shí)現(xiàn)一對(duì)一調(diào)速。結(jié)構(gòu)主要包括導(dǎo)體轉(zhuǎn)子、永磁轉(zhuǎn)子和調(diào)節(jié)器三部分。導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與永磁轉(zhuǎn)子通過(guò)氣隙間隔開(kāi)，結(jié)構(gòu)如圖1所示。調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)永磁轉(zhuǎn)子軸向移動(dòng)，從而改變導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與永磁轉(zhuǎn)子的嚙合面積。工作時(shí)，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子切割永磁轉(zhuǎn)子的磁力線，在導(dǎo)體上產(chǎn)生渦流，渦流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)與永磁體磁場(chǎng)相互作用，帶動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而將電機(jī)的動(dòng)力傳遞給負(fù)載。通過(guò)調(diào)節(jié)導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子的嚙合面積，可改變永磁調(diào)速器的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，調(diào)節(jié)負(fù)載的流量和壓力。

1.2永磁調(diào)速器特點(diǎn)永磁調(diào)速器運(yùn)用于離心式負(fù)載系統(tǒng)中有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）節(jié)能效果顯著，節(jié)電率可達(dá)10%～60%；

（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)成本低，使用壽命長(zhǎng)；

（3）通過(guò)氣隙磁場(chǎng)傳遞扭矩，傳動(dòng)平穩(wěn)，可減小系統(tǒng)的振動(dòng)；

（4）可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的輕載啟動(dòng)和過(guò)載保護(hù)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性；

（5）對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)；

（6）不受電網(wǎng)質(zhì)量的影響，也不會(huì)產(chǎn)生諧波污染電網(wǎng)。

圖1　永磁調(diào)速器結(jié)構(gòu)圖

1.3永磁調(diào)速器節(jié)能量影響因素

永磁調(diào)速器最主要的作用是節(jié)能，節(jié)能量是與系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)有關(guān)，主要有以下幾點(diǎn)：

（1）原運(yùn)行工況參數(shù)值。例如壓力、流量等可調(diào)節(jié)的量值大小，可調(diào)整量越大，節(jié)能量越高。

（2）原調(diào)節(jié)方式。若采用閥門(mén)或風(fēng)門(mén)擋板方式調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，存在節(jié)流損耗，開(kāi)度越小，損耗越大，節(jié)能潛力越大。

（3）電機(jī)功率。電機(jī)功率越大，能耗越高，節(jié)電量就越多，采用永磁調(diào)速器后產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益就更加可觀。

（4）系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、短時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)、間歇運(yùn)轉(zhuǎn)以及運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短都會(huì)影響節(jié)能量，運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，節(jié)能量越大。

因此，對(duì)離心式負(fù)載進(jìn)行調(diào)速節(jié)能改造時(shí)，需對(duì)系統(tǒng)現(xiàn)有的運(yùn)行情況、調(diào)節(jié)方式、能耗情況、在生產(chǎn)工藝系統(tǒng)中的重要性等方面進(jìn)行綜合評(píng)估，分析節(jié)能改造的必要性和可行性，才能獲得理想的經(jīng)濟(jì)效益。

2 節(jié)能效果及分析

2.1節(jié)能效益分析

表1　現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)

表2　系統(tǒng)運(yùn)行電流

大唐武安公司3臺(tái)輔機(jī)循環(huán)水泵均為單級(jí)雙吸臥式離心泵，系統(tǒng)參數(shù)見(jiàn)表1。該系統(tǒng)采用調(diào)節(jié)閥門(mén)的方式改變流量，節(jié)流損耗高，具有較大的節(jié)能改造意義。2#循環(huán)水泵已于2014年進(jìn)行了永磁調(diào)速改造，節(jié)電率達(dá)30.7%。項(xiàng)目完成后，開(kāi)啟2#和3#循環(huán)水泵運(yùn)行，出口閥門(mén)全開(kāi)。在相同工況下，改造前后兩臺(tái)水泵系統(tǒng)的運(yùn)行電流見(jiàn)表2。3#循環(huán)水泵改造后的電流相比改造前降低了25.2%，2#循環(huán)水泵在已有的調(diào)速運(yùn)行基礎(chǔ)上電流再次降低了10.2%。

該輔機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)在春、夏、秋季會(huì)投入兩臺(tái)泵運(yùn)行，時(shí)間為9個(gè)月，一年運(yùn)行時(shí)間按280天計(jì)算，假設(shè)電機(jī)功率因數(shù)和效率不變，則3#循環(huán)水泵改造后的年節(jié)能量為電費(fèi)單價(jià)為0.43元/kWh。3#循環(huán)水泵系統(tǒng)改造該總投資為41萬(wàn)元，不到2年就能收回投資成本。永磁調(diào)速改造還可以提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，減少運(yùn)行和維護(hù)成本，帶來(lái)的間接經(jīng)濟(jì)效益也很可觀。

2.2節(jié)能原理分析

該輔機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)的3臺(tái)循環(huán)水泵為共母管并聯(lián)運(yùn)行，改造前后總流量不變。改造前，3#循環(huán)泵采用調(diào)節(jié)閥門(mén)的方式調(diào)節(jié)流量，轉(zhuǎn)速不變，管網(wǎng)阻力增加，管網(wǎng)特性曲線上移，3#循環(huán)泵的運(yùn)行工況點(diǎn)為A點(diǎn)，軸功率與面積H3×Q3成正比。2#循環(huán)泵采用永磁調(diào)速器調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速隨流量變化，運(yùn)行工況點(diǎn)為B點(diǎn)。改造后，3#循環(huán)泵的出口閥門(mén)全開(kāi)，泵轉(zhuǎn)速降低，運(yùn)行工況點(diǎn)由A點(diǎn)變?yōu)镃點(diǎn)，即出口壓力下降，而流量由Q3升高至Q3’，軸功率則由H3×Q3變?yōu)镠3’×Q3’，明顯降低。為保證總流量不變，2#循環(huán)泵的流量由Q2降低至Q2’，壓力也隨之下降，軸功率變?yōu)镠2’×Q2’，相比于改造前的軸功率H2×Q2也降低了。

圖2　循環(huán)水泵運(yùn)行曲線

由該電廠輔機(jī)循環(huán)水泵兩次永磁調(diào)速改造的效果可以看出，對(duì)于這種共母管并聯(lián)運(yùn)行的系統(tǒng)，影響水泵節(jié)電量的因素除1.3節(jié)中提到的外，與其并聯(lián)的水泵的運(yùn)行方式也會(huì)影響水泵的運(yùn)行工況點(diǎn)和節(jié)電量。

3 結(jié)論

永磁調(diào)速技術(shù)是一種先進(jìn)的負(fù)載調(diào)速方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、可減小系統(tǒng)振動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，受系統(tǒng)的設(shè)計(jì)裕量、運(yùn)行情況、調(diào)節(jié)方式等因素的影響，其實(shí)際節(jié)電率范圍一般在10%～60%。大唐武安先后采用永磁調(diào)速技術(shù)對(duì)2#和3#循環(huán)泵進(jìn)行調(diào)速節(jié)能改造，節(jié)能效果顯著，投資回收周期短，超出了預(yù)期的效果，不僅被改造的循環(huán)泵能耗顯著降低，與其并聯(lián)的循環(huán)泵能耗也有一定減少。該項(xiàng)目的實(shí)施為永磁調(diào)速技術(shù)在共母管并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了重要參考。

[1]徐光誠(chéng).永磁調(diào)速技術(shù)在電廠凝結(jié)水泵上的成功應(yīng)用[J].新疆電力技術(shù),2011,(3):82-84.