永磁調(diào)速技術(shù)在高壓水泵的應(yīng)用實(shí)踐

徐 鑫

（濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司 發(fā)展規(guī)劃部，山東 濟(jì)南250101）

永磁調(diào)速技術(shù)在高壓水泵的應(yīng)用實(shí)踐

徐 鑫

（濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司 發(fā)展規(guī)劃部，山東 濟(jì)南250101）

通過介紹永磁調(diào)速技術(shù)在高壓水泵的應(yīng)用案例，介紹了永磁調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、運(yùn)行可靠等技術(shù)優(yōu)勢。改造后，高壓水泵電耗降低25%，年節(jié)電效益18萬元，同時(shí)提高了裝置的安全可靠性。

永磁調(diào)速技術(shù)；高壓水泵；電耗

某工作現(xiàn)場水泵是將18m水箱的水排到39m水箱所安裝的設(shè)備。現(xiàn)場4臺(tái)水泵（2用2備），現(xiàn)有的工藝為了保證18m水箱的水不被抽空和溢流，現(xiàn)場安裝了液位計(jì)，通過液位計(jì)輸出4～20mA信號來控制閥門的開度來調(diào)節(jié)水箱的水位。水泵始終在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，這樣就造成了一部分能源消耗在閥門上，造成了能源的浪費(fèi)。為減少能源浪費(fèi)，擬對現(xiàn)有水泵進(jìn)行改造，降低生產(chǎn)成本。

1 設(shè)備參數(shù)及優(yōu)點(diǎn)

水泵流量640m3/h，揚(yáng)程43m，實(shí)際揚(yáng)程26m，閥門開度55%，年運(yùn)行時(shí)間8000 h。電機(jī)額定功率132 kW，額定轉(zhuǎn)速1485 r/min，定子電壓0.38 kV，額定電流240 A，功率因數(shù)0.89，電路接法Y型。

當(dāng)前，國內(nèi)風(fēng)機(jī)和水泵大多采用變頻調(diào)速。但在實(shí)際應(yīng)用中變頻經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備故障，造成停機(jī)，給生產(chǎn)帶來了隱患，直接影響了生產(chǎn)運(yùn)行的連續(xù)性、穩(wěn)定性以及可靠性，因此，此次改造選用了大功率調(diào)速型永磁耦合器調(diào)速方案。

永磁調(diào)速系統(tǒng)一般由3個(gè)部分組成：一是和電機(jī)連接的導(dǎo)磁體；二是與負(fù)載連接的永磁體，這兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體之間有一定的空氣間隙；三是執(zhí)行器，執(zhí)行器包括手動(dòng)控制和信號電控兩種。通過執(zhí)行器調(diào)節(jié)兩個(gè)轉(zhuǎn)體之間空氣間隙的大小，通過負(fù)載扭矩的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)負(fù)載輸出速度的控制。

永磁調(diào)速器可靠性高。永磁調(diào)速器驅(qū)動(dòng)電機(jī)空載啟動(dòng)，通過調(diào)節(jié)氣隙進(jìn)行加速，實(shí)現(xiàn)了無沖擊的軟啟動(dòng)。降低了啟動(dòng)電流，減小了電動(dòng)機(jī)的熱沖擊3負(fù)荷及對電網(wǎng)的影響，節(jié)約了電能并延長了電動(dòng)機(jī)壽命，降低了設(shè)備維修及故障時(shí)間成本。

特殊環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。永磁調(diào)速器的主要元件為銅盤和永磁盤，能在±100℃環(huán)境溫度下保持強(qiáng)磁場特性，保持工作狀態(tài)。永磁調(diào)速器是無直接機(jī)械連接的調(diào)速裝置，最小氣隙為3mm，可用于空氣中粉塵較高的環(huán)境，同時(shí)，其無摩擦傳遞扭矩的調(diào)速裝置主功率部分不會(huì)產(chǎn)生火花或靜電。

長期運(yùn)行的穩(wěn)定性。永磁調(diào)速器結(jié)構(gòu)簡單，不受使用環(huán)境的干擾和影響，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。調(diào)速過程不會(huì)造成電流諧波，不存在電磁干擾問題。電機(jī)與負(fù)載之間的軸連接是非接觸式的，負(fù)載的震動(dòng)不會(huì)傳遞到電機(jī)上；安裝維護(hù)簡便，安裝時(shí)對中要求低；長期運(yùn)行時(shí)，軸承、密封的損壞率低。

經(jīng)濟(jì)性好。永磁調(diào)速系統(tǒng)的初始投資與變頻調(diào)速系統(tǒng)的投資大致相同，但永磁耦合器基本上是免維護(hù)的，所以維護(hù)費(fèi)用幾乎沒有。

2 改造方案

根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，選擇了20.5 W/22.5 RPM型的永磁調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置對原有高壓水泵電機(jī)進(jìn)行調(diào)速改造。永磁調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置安裝在電機(jī)和負(fù)載之間，不需要更換電機(jī)，總體保持網(wǎng)中水量基本恒定，保證各部位用水量的需求，既保證和改善了工藝，又達(dá)到節(jié)能降耗的目的和效果。安裝永磁調(diào)速裝置后，可以通過水箱的液位計(jì)傳遞的4～20mA的電流信號來控制調(diào)解水泵的轉(zhuǎn)速，以便滿足現(xiàn)場工藝需要，同時(shí)還大量節(jié)約了能源。

3 改造效果

改造后，高壓水泵平均每小時(shí)電耗由132 kW·h降低到99 kW·h，節(jié)電率為25%，年節(jié)約電費(fèi)18萬元。自改造后6個(gè)月內(nèi)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，未發(fā)生因系統(tǒng)故障造成的停機(jī)，未發(fā)生維護(hù)費(fèi)用。通過利用永磁調(diào)速協(xié)調(diào)控制技術(shù)對高壓水泵改造的應(yīng)用實(shí)踐，提高了系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定性，降低了經(jīng)濟(jì)損失。永磁調(diào)速驅(qū)動(dòng)器具有結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強(qiáng)、自身的損耗小、壽命長的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

TM621

B

1004-4620（2017）04-0077-01

2017-06-28

徐鑫，男，1980年生，2004年畢業(yè)于山東建筑工程學(xué)院電氣及自動(dòng)化專業(yè)。現(xiàn)為濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司發(fā)展規(guī)劃部工程師，從事戰(zhàn)略規(guī)劃研究工作。