永磁調速技術在循環水泵上的節能應用分析

繳慶豐　 大唐武安發電有限公司　河北 邯鄲 056300

永磁調速技術在循環水泵上的節能應用分析

繳慶豐 大唐武安發電有限公司河北 邯鄲 056300

為實現輔機循環水系統的經濟運行，采用了永磁調速技術對循環水泵進行節能改造。介紹了筒式永磁調速器的調速原理及特點，對影響永磁調速器節能量的因素進行了分析，根據永磁調速器在循環水泵上應用的數據，研究了永磁調速器在共母管并聯系統中的節能效益。

永磁調速器；循環泵；并聯；節能

0 引言

大唐武安發電有限公司2×300MW機組的輔機循環冷卻水系統設有3臺輔機循環水泵，2用1備，露天布置，為輔機提供冷卻水，并將使用后的冷卻水通過冷卻風機進行冷卻，通過回水管重新進入吸水井，實現冷卻水的循環，滿足冷卻需求。

1 永磁調速器

1.1永磁調速器結構及原理

永磁調速器屬于機械調速設備，適用于風機、泵類等離心式負載[1]，安裝在電機和負載之間，實現一對一調速。結構主要包括導體轉子、永磁轉子和調節器三部分。導體轉子與永磁轉子通過氣隙間隔開，結構如圖1所示。調節器調節永磁轉子軸向移動，從而改變導體轉子與永磁轉子的嚙合面積。工作時，導體轉子切割永磁轉子的磁力線，在導體上產生渦流，渦流產生的感應磁場與永磁體磁場相互作用，帶動永磁轉子旋轉，從而將電機的動力傳遞給負載。通過調節導體轉子和永磁轉子的嚙合面積，可改變永磁調速器的輸出轉速和轉矩，調節負載的流量和壓力。

1.2永磁調速器特點永磁調速器運用于離心式負載系統中有如下優點：

（1）節能效果顯著，節電率可達10%～60%；

（2）結構簡單，維護成本低，使用壽命長；

（3）通過氣隙磁場傳遞扭矩，傳動平穩，可減小系統的振動；

（4）可實現電機的輕載啟動和過載保護，提高系統的運行可靠性；

（5）對環境的適應能力強；

（6）不受電網質量的影響，也不會產生諧波污染電網。

圖1　永磁調速器結構圖

1.3永磁調速器節能量影響因素

永磁調速器最主要的作用是節能，節能量是與系統的運行參數有關，主要有以下幾點：

（1）原運行工況參數值。例如壓力、流量等可調節的量值大小，可調整量越大，節能量越高。

（2）原調節方式。若采用閥門或風門擋板方式調整運行參數，存在節流損耗，開度越小，損耗越大，節能潛力越大。

（3）電機功率。電機功率越大，能耗越高，節電量就越多，采用永磁調速器后產生的經濟效益就更加可觀。

（4）系統運行時間。系統連續運轉、短時運轉、間歇運轉以及運行時間長短都會影響節能量，運行時間越長，節能量越大。

因此，對離心式負載進行調速節能改造時，需對系統現有的運行情況、調節方式、能耗情況、在生產工藝系統中的重要性等方面進行綜合評估，分析節能改造的必要性和可行性，才能獲得理想的經濟效益。

2 節能效果及分析

2.1節能效益分析

表1　現場參數

表2　系統運行電流

大唐武安公司3臺輔機循環水泵均為單級雙吸臥式離心泵，系統參數見表1。該系統采用調節閥門的方式改變流量，節流損耗高，具有較大的節能改造意義。2#循環水泵已于2014年進行了永磁調速改造，節電率達30.7%。項目完成后，開啟2#和3#循環水泵運行，出口閥門全開。在相同工況下，改造前后兩臺水泵系統的運行電流見表2。3#循環水泵改造后的電流相比改造前降低了25.2%，2#循環水泵在已有的調速運行基礎上電流再次降低了10.2%。

該輔機循環水系統在春、夏、秋季會投入兩臺泵運行，時間為9個月，一年運行時間按280天計算，假設電機功率因數和效率不變，則3#循環水泵改造后的年節能量為電費單價為0.43元/kWh。3#循環水泵系統改造該總投資為41萬元，不到2年就能收回投資成本。永磁調速改造還可以提高系統運行可靠性，減少運行和維護成本，帶來的間接經濟效益也很可觀。

2.2節能原理分析

該輔機循環水系統的3臺循環水泵為共母管并聯運行，改造前后總流量不變。改造前，3#循環泵采用調節閥門的方式調節流量，轉速不變，管網阻力增加，管網特性曲線上移，3#循環泵的運行工況點為A點，軸功率與面積H3×Q3成正比。2#循環泵采用永磁調速器調節，轉速隨流量變化，運行工況點為B點。改造后，3#循環泵的出口閥門全開，泵轉速降低，運行工況點由A點變為C點，即出口壓力下降，而流量由Q3升高至Q3’，軸功率則由H3×Q3變為H3’×Q3’，明顯降低。為保證總流量不變，2#循環泵的流量由Q2降低至Q2’，壓力也隨之下降，軸功率變為H2’×Q2’，相比于改造前的軸功率H2×Q2也降低了。

圖2　循環水泵運行曲線

由該電廠輔機循環水泵兩次永磁調速改造的效果可以看出，對于這種共母管并聯運行的系統，影響水泵節電量的因素除1.3節中提到的外，與其并聯的水泵的運行方式也會影響水泵的運行工況點和節電量。

3 結論

永磁調速技術是一種先進的負載調速方式，具有結構簡單、可靠性高、可減小系統振動等優點，受系統的設計裕量、運行情況、調節方式等因素的影響，其實際節電率范圍一般在10%～60%。大唐武安先后采用永磁調速技術對2#和3#循環泵進行調速節能改造，節能效果顯著，投資回收周期短，超出了預期的效果，不僅被改造的循環泵能耗顯著降低，與其并聯的循環泵能耗也有一定減少。該項目的實施為永磁調速技術在共母管并聯運行系統中的應用提供了重要參考。

[1]徐光誠.永磁調速技術在電廠凝結水泵上的成功應用[J].新疆電力技術,2011,(3):82-84.