永磁渦流柔性傳動調速裝置在轉爐濁環水供應中的應用實例

摘 要：某鋼鐵企業轉爐濁環水系統供水量大，電耗大，電能利用率低，為了進一步降低運行成本，進行ASD永磁渦流柔性傳動調速裝置改造，改造后運行電流大幅下降，設備維修次數減少，大大降低了系統的運行費用。

關鍵詞：轉爐濁環水系統；ASD永磁渦流柔性傳動調速裝置；運行成本

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.197

1 產線工藝用水情況介紹

山鋼股份濟南分公司煉鋼廠轉爐系統主要用水為轉爐煙氣除塵凈化回收設施一文、二文及除塵設備、風機沖洗等設備用水，用水量1800m3/h。轉爐煙氣除塵一文、二文供水泵組水泵7臺，開5備2；除塵設備沖洗泵組水泵2臺，開1備1；冷卻塔冷卻熱水泵組水泵4臺，開2備2，用水處理后循環使用。該系統補充水量46m3/h，水的重復利用率95.4%。

2 運行中出現的新問題及改造方法

2.1 運行中出現的新問題

隨著市場對企業成本要求的不斷提高及節能技術的不斷發展，進一步降低水泵電耗，提高水泵供水效率，降低系統運行成本成為擺在鋼鐵企業面前的新課題。該濁環水系統供水量大，水泵電機運行功率達到2158KW，電能利用率較低，成為制約企業降本增效的瓶頸。

2.2 改造方法

為了進一步提高該系統的電能利用率，深挖節能空間，經過多方咨詢和考察，決定對該濁環水系統水泵的傳動機構進行改造，加裝ASD永磁渦流柔性傳動調速裝置，根據系統水量變化改變電機運行轉速，從而使水泵運轉速度最大限度的溫和用戶水量變化，達到節約電耗的目的。

3 ASD永磁渦流柔性傳動調速裝置介紹

3.1 節能原理

水泵系統未安裝任何調速裝置，在系統運行時，為滿足工藝的要求需要調節閥門開度，這時水泵轉速保持不變（一般為額定轉速）。其實質是改變管路特性曲線的方式來改變水泵的工況點。當關小閥門時，管道局部阻力增加，水泵工況點轉移，相應流量減少。以關小閥門來控制流量時，水泵本身的輸出能力不變，壓力特性不變，管阻特性將隨閥門開度的改變而改變。但閥門調節是以消耗水泵的多余能量來維持一定的供給量，水泵的效率也將隨之下降，存在大量的能量損耗，經濟上不合理。

而通過調速方式對水泵的轉速改變時，閥門開度保持不變（通常為最大開度），管路系統特性不變，而流量和壓力特性隨之改變。如圖1所示，A為水泵平衡工況點（也稱工作點），對應效率ηa，欲減小流量，可將轉速降低，此時工況點為C，對應效率ηC，水泵仍處于高效率區內。如果采用閥門節流的方法來調節，則工況點為B，對應效率為ηB，水泵的效率下降。由此可見，在所需流量小于額定量的情況下，調速時的壓力比閥門節流小，所以調速所需的軸功率也比閥門節流小，圖中的陰影部分表示的就是水泵調速所節約的功率。很顯然，與閥門節流相比，調速的節能效果很突出，水泵的工作效率更高。

3.2 技術創新點

（1）ASD永磁渦流柔性傳動裝置是通過調節扭矩來實現速度控制，電機輸出到銅/鋁導體轉子的扭矩和永磁轉子輸出到負載的扭矩是相等的。這樣，可以根據負載實際運行過程中扭矩的大小來調整電機輸出端扭矩。負載要求扭矩小，電機輸出扭矩小，相應輸出功率也小。（2）當系統運轉時，負載端的速度根據負載需要的扭矩，通過永磁渦流柔性傳動裝置改變空氣間隙來調節（速度由空氣間隙的寬度決定），而負載需要的能量決定電機消耗的能量。 根據實際應用，在全速運轉時，永磁渦流柔性傳動裝置的工作效率能達到97%以上，而通過永磁渦流柔性傳動裝置調速后的能耗則降低到原來能耗的75%～33%。（3）永磁渦流柔性傳動裝置在某些調速范圍內甚至比最高質量的變頻器都要節能 （變頻器需計入散熱， 移除熱量所需高耗能）。同時，永磁渦流柔性傳動裝置相對于其它調速裝置的優點不僅限于節能，安裝永磁渦流柔性傳動裝置之后，在對系統的總體評估中，總回報提高、節能效果、生產能力提高、設備壽命延長、維修率下降以及運行負擔的減少等效果都很明顯。（4）80%以上的轉動設備都是由于振動而出現故障的，大多數的振動都是因為軸心偏移，另外是由于設備的不平衡和共振所造成，振動會破壞密封圈的彈力，升高軸承和設備的溫度。永磁渦流柔性傳動裝置技術提供了一種最好的解決振動方法。永磁渦流柔性傳動技術減振通過空氣間隙傳遞扭矩，而沒有直接的物理連接，所以無磨損，并能減少80%的系統振動，最大限度的允許偏心，從而達到隔離振動，緩解對電機、負載的機械損害，延長系統的整體生命周期。（5）由于電機和負載的軸端沒有直接的物理連接，振動不會傳遞，對于沖擊型負載及有堵轉可能的過程中，具有通過滑差實現緩沖與自動保護功能， 故障率大大減少。（6）永磁渦流柔性傳動裝置不會受電網質量的影響，只要有有效的能量使電機轉動，永磁渦流柔性傳動裝置就可以轉動，因此在電網質量很差或者在低壓期間都可以工作。同時，永磁渦流柔性傳動技術也不會影響設備的功率質量，不會產生諧波，瞬時高壓或者其他與功率質量有關的問題。

4 改造完成后效果

該濁環水系統改造完成后運行半年有余，經過電量測試對比和技術分析，該系統運行電流下降了15%，年節約電耗可達204萬kWh，同時設備檢修次數大大減少，降低了水泵及電機的檢修成本，運行總成本每年可節約150余萬元。

5 結語

此次改造在不改動原有水處理工藝的情況下完成了對水泵的節能改造，大大降低了系統的運行成本，為ASD永磁渦流柔性傳動裝置在鋼鐵企業轉爐濁環水系統中的應用提供了借鑒實例。

參考文獻：

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