淺談永磁調速節能技術在鋼鐵行業中的應用

（煙臺寶鋼鋼管有限責任公司，山東 煙臺 265500）

摘 要：目前，人類賴以生存的環境逐步惡化、能源日漸枯竭，節能減排形勢日益嚴峻。據統計，鋼管廠大功率循環水泵電耗為全廠電耗的35%，因此，降低大功率水泵的能源消耗對節能工作意義重大。永磁調速作為一種新興的節能技術，在大功率循環水泵上應用，節能效果好、運行可靠度高。

關鍵詞：永磁調速;工作原理;節能措施

1 緒論

鋼鐵行業循環水系統由于水循環量大，電機一般為大功率電機，電耗巨大，而且循環水泵一般為定速運行，運行效率卻很低，存在“大馬拉小車”問題，所以有必要對循環水泵進行節能改造，為提高水泵的運行效率，需對水泵進行變速調節提高水泵的調速性能。目前，因永磁調速器具有結構簡單、體積小、重量輕、調速范圍大等優點，故水泵節能改造一般采用永磁調速技術，此項技術是近年來國際上開發的一項突破性新技術，專門針對風機、泵類離心負載調速節能的適用技術，具有高效節能、高可靠性、無剛性連接傳遞扭矩、可在惡劣環境下應用、極大減少整體系統振動、減少系統維護和延長系統使用壽命等特點。

2 永磁調速技術的工作原理

永磁調速技術是通過氣隙傳遞轉矩的傳動設備，一般適用于水泵風機類設備，它具有高效節能、高可靠性、無剛性連接傳遞扭矩等特點。電機與負載設備轉軸之間不需要機械連接，電機旋轉時帶動導磁盤在裝有強力稀土磁鐵的磁盤所產生的強磁場中切割磁力線，從而在導磁盤中產生渦電流，該渦電流在導磁盤上產生反感磁場，驅動導磁盤與磁盤的相對運動，從而實現了電機與負載之間的轉矩傳輸。調速器是通過氣隙磁場傳遞扭矩，氣隙大小不同，則傳遞轉速大小不同，兩者成反比。所以通過改變氣隙大小，即可實現調速功能。永磁調速器控制原理如圖1。

將永磁調速器MAC-D安裝于系統中，其控制系統可接收和處理壓力、流量、液位，或其它過程控制信號，然后提供到MAC-D的執行器。該執行器調整氣隙，從而調整負載端速度以滿足控制要求。它具有以下功能：

（1）可基于流量/壓力/溫度傳感器檢測信號進行調速控制，可通過人機界面設定負載端輸出量。

（2）整個控制系統為全自動，當自動系統故障時，可通過執行器手動調節。

可通過人機界面或集中控制系統實現遠程遙控。

3 在大功率水泵上的應用

3.1 水系統現狀簡介

某鋼管廠2009年底建成投用一套水處理系統，系統中的高壓泵是主要耗電設施，熱軋高壓泵組的用戶屬于間隙性用水，運行時系統流量變化較大，但系統中無調速設施，泵組不能根據冷卻流量需求自動調節，引起運行能耗增加，造成能源浪費。

3.2 節能潛力及改進措施

熱軋高壓泵組由3臺單級雙吸離心泵組成，正常情況下每年有3400h為1用2備運行。電壓常年穩定在10kV左右。系統實際運行數據如表1所示：

該系統高能耗的主要原因是用水對象是典型的變流量用水，泵組無調速機構，靠回流泄壓;泵組輸出能力和管路系統不匹配。考慮對該系統采用永磁調速節能改造。

3.3 效果及效益

原熱軋旋流池泵組的系統運行能耗可由電機運行電流和運行電壓，由電機耗電功率公式√3UIcosφ計算得到。其中的電壓U暫按額定電壓計算，I為實際運行電流，功率因數cosφ暫按額定功率因數計算，根據上述公式可得到改造前泵組的電耗情況如表2所示：

通過對熱軋旋流池泵組的設備情況和實際運行情況進行研究分析，初步確定節能改造后，可以達到如表3經濟效果：

4 結束語

鋼管廠水循環系統對于大功率高壓泵進行了永磁調速節能改造后后運行情況良好，達到了預期的目的，投運6個月來沒有發生任何缺陷和故障，節能效果明顯。永磁調速技術是一種先進的電機調速、節能技術，具有節能效果顯著、結構簡單、性能可靠、后期維護成本低、使用壽命長，可在惡劣的環境條件下長期安全使用等優點。通過實際應用證明，永磁調速技術在大功率循環水泵節能方面具有較廣闊應用前景。