淺談?dòng)来耪{(diào)速節(jié)能技術(shù)在鋼鐵行業(yè)中的應(yīng)用

（煙臺(tái)寶鋼鋼管有限責(zé)任公司，山東 煙臺(tái) 265500）

摘 要：目前，人類(lèi)賴(lài)以生存的環(huán)境逐步惡化、能源日漸枯竭，節(jié)能減排形勢(shì)日益嚴(yán)峻。據(jù)統(tǒng)計(jì)，鋼管廠大功率循環(huán)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(duì)節(jié)能工作意義重大。永磁調(diào)速作為一種新興的節(jié)能技術(shù)，在大功率循環(huán)水泵上應(yīng)用，節(jié)能效果好、運(yùn)行可靠度高。

關(guān)鍵詞：永磁調(diào)速;工作原理;節(jié)能措施

1 緒論

鋼鐵行業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)由于水循環(huán)量大，電機(jī)一般為大功率電機(jī)，電耗巨大，而且循環(huán)水泵一般為定速運(yùn)行，運(yùn)行效率卻很低，存在“大馬拉小車(chē)”問(wèn)題，所以有必要對(duì)循環(huán)水泵進(jìn)行節(jié)能改造，為提高水泵的運(yùn)行效率，需對(duì)水泵進(jìn)行變速調(diào)節(jié)提高水泵的調(diào)速性能。目前，因永磁調(diào)速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、調(diào)速范圍大等優(yōu)點(diǎn)，故水泵節(jié)能改造一般采用永磁調(diào)速技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)是近年來(lái)國(guó)際上開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)突破性新技術(shù)，專(zhuān)門(mén)針對(duì)風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)離心負(fù)載調(diào)速節(jié)能的適用技術(shù)，具有高效節(jié)能、高可靠性、無(wú)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(zhǎng)系統(tǒng)使用壽命等特點(diǎn)。

2 永磁調(diào)速技術(shù)的工作原理

永磁調(diào)速技術(shù)是通過(guò)氣隙傳遞轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)設(shè)備，一般適用于水泵風(fēng)機(jī)類(lèi)設(shè)備，它具有高效節(jié)能、高可靠性、無(wú)剛性連接傳遞扭矩等特點(diǎn)。電機(jī)與負(fù)載設(shè)備轉(zhuǎn)軸之間不需要機(jī)械連接，電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)導(dǎo)磁盤(pán)在裝有強(qiáng)力稀土磁鐵的磁盤(pán)所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)中切割磁力線，從而在導(dǎo)磁盤(pán)中產(chǎn)生渦電流，該渦電流在導(dǎo)磁盤(pán)上產(chǎn)生反感磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)磁盤(pán)與磁盤(pán)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。調(diào)速器是通過(guò)氣隙磁場(chǎng)傳遞扭矩，氣隙大小不同，則傳遞轉(zhuǎn)速大小不同，兩者成反比。所以通過(guò)改變氣隙大小，即可實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。永磁調(diào)速器控制原理如圖1。

將永磁調(diào)速器MAC-D安裝于系統(tǒng)中，其控制系統(tǒng)可接收和處理壓力、流量、液位，或其它過(guò)程控制信號(hào)，然后提供到MAC-D的執(zhí)行器。該執(zhí)行器調(diào)整氣隙，從而調(diào)整負(fù)載端速度以滿(mǎn)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(cè)信號(hào)進(jìn)行調(diào)速控制，可通過(guò)人機(jī)界面設(shè)定負(fù)載端輸出量。

（2）整個(gè)控制系統(tǒng)為全自動(dòng)，當(dāng)自動(dòng)系統(tǒng)故障時(shí)，可通過(guò)執(zhí)行器手動(dòng)調(diào)節(jié)。

可通過(guò)人機(jī)界面或集中控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控。

3 在大功率水泵上的應(yīng)用

3.1 水系統(tǒng)現(xiàn)狀簡(jiǎn)介

某鋼管廠2009年底建成投用一套水處理系統(tǒng)，系統(tǒng)中的高壓泵是主要耗電設(shè)施，熱軋高壓泵組的用戶(hù)屬于間隙性用水，運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)流量變化較大，但系統(tǒng)中無(wú)調(diào)速設(shè)施，泵組不能根據(jù)冷卻流量需求自動(dòng)調(diào)節(jié)，引起運(yùn)行能耗增加，造成能源浪費(fèi)。

3.2 節(jié)能潛力及改進(jìn)措施

熱軋高壓泵組由3臺(tái)單級(jí)雙吸離心泵組成，正常情況下每年有3400h為1用2備運(yùn)行。電壓常年穩(wěn)定在10kV左右。系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)如表1所示：

該系統(tǒng)高能耗的主要原因是用水對(duì)象是典型的變流量用水，泵組無(wú)調(diào)速機(jī)構(gòu)，靠回流泄壓;泵組輸出能力和管路系統(tǒng)不匹配。考慮對(duì)該系統(tǒng)采用永磁調(diào)速節(jié)能改造。

3.3 效果及效益

原熱軋旋流池泵組的系統(tǒng)運(yùn)行能耗可由電機(jī)運(yùn)行電流和運(yùn)行電壓，由電機(jī)耗電功率公式√3UIcosφ計(jì)算得到。其中的電壓U暫按額定電壓計(jì)算，I為實(shí)際運(yùn)行電流，功率因數(shù)cosφ暫按額定功率因數(shù)計(jì)算，根據(jù)上述公式可得到改造前泵組的電耗情況如表2所示：

通過(guò)對(duì)熱軋旋流池泵組的設(shè)備情況和實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行研究分析，初步確定節(jié)能改造后，可以達(dá)到如表3經(jīng)濟(jì)效果：

4 結(jié)束語(yǔ)

鋼管廠水循環(huán)系統(tǒng)對(duì)于大功率高壓泵進(jìn)行了永磁調(diào)速節(jié)能改造后后運(yùn)行情況良好，達(dá)到了預(yù)期的目的，投運(yùn)6個(gè)月來(lái)沒(méi)有發(fā)生任何缺陷和故障，節(jié)能效果明顯。永磁調(diào)速技術(shù)是一種先進(jìn)的電機(jī)調(diào)速、節(jié)能技術(shù)，具有節(jié)能效果顯著、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、后期維護(hù)成本低、使用壽命長(zhǎng)，可在惡劣的環(huán)境條件下長(zhǎng)期安全使用等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用證明，永磁調(diào)速技術(shù)在大功率循環(huán)水泵節(jié)能方面具有較廣闊應(yīng)用前景。