孫雷

摘要：永磁調(diào)速技術(shù)是近些年來發(fā)展起來的新技術(shù)，具有維護簡單、效能高等特點，對于發(fā)電廠節(jié)能技術(shù)的提高具有重要意義。本文首先闡述了永磁調(diào)速技術(shù)的原理并對其節(jié)能原理進行了研究其次根據(jù)發(fā)電廠的發(fā)電原理對永磁調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用進行了分析研究，最后提出相關(guān)改造措施。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；永磁調(diào)速；節(jié)能

0引言

發(fā)電廠是隨著人類對電力需求的增長，通過電機技術(shù)的應(yīng)用，將自然界的各種能源通過發(fā)電機、輔機及其他設(shè)備進行轉(zhuǎn)換，從而獲得電能的工廠。但是發(fā)電廠在發(fā)電的過程中，其輔機消耗的電能大大影響了發(fā)電廠發(fā)電效率，而近些年來，隨著發(fā)電廠污染問題及能源問題的日益突出，降低發(fā)電廠輔機的消耗成為發(fā)電廠可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。針對這一問題，相關(guān)學(xué)者也做了很多的研究，特別是在電機的調(diào)節(jié)方面，研究和實際應(yīng)用了多種調(diào)節(jié)方案，比如機械式調(diào)節(jié)、變頻調(diào)節(jié)等。機械式調(diào)節(jié)雖然能夠降低輔機的電能，但是其調(diào)節(jié)和控制精度差、調(diào)速和線性度差；變頻調(diào)節(jié)是目前應(yīng)用較為普遍的調(diào)速技術(shù)，但是其對環(huán)境的要求高，特別是在高溫高壓環(huán)境下，故障率極具增加，且容易受到諧波分量的影響，因此尋找一種新的調(diào)速技術(shù)是實現(xiàn)發(fā)電廠輔機節(jié)能的關(guān)鍵。

1永磁調(diào)速技術(shù)概述

1.1永磁耦合技術(shù)的基本原理

永磁調(diào)速技術(shù)是利用磁力耦合的作用實現(xiàn)連接扭矩的傳遞，并通過控制電機同負(fù)載的轉(zhuǎn)速差來達到節(jié)能調(diào)速的目的。耦合技術(shù)的工作原理是根據(jù)楞次定律產(chǎn)生的，即當(dāng)永磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場時，如果導(dǎo)體轉(zhuǎn)子不發(fā)生運動，是不會發(fā)生作用的；而當(dāng)兩者之間發(fā)生相對運動是，就會產(chǎn)生相應(yīng)的渦電流，而在導(dǎo)體轉(zhuǎn)子上就會產(chǎn)生磁場，形成扭矩。當(dāng)兩者產(chǎn)生扭矩時，通過氣隙機構(gòu)調(diào)節(jié)兩者之間的距離，就會是磁力線的密度發(fā)生改變，扭矩也會發(fā)生相應(yīng)的變化，即兩者距離越小，扭矩越大；當(dāng)兩者相對運動的速度也會直接影響扭矩的大小，即相對運動越快，扭矩就越大。

1.2永磁調(diào)速器的組成

永磁調(diào)速器是永磁調(diào)速技術(shù)的重要設(shè)備，其一般由永磁轉(zhuǎn)子、銅轉(zhuǎn)子、法蘭、氣隙機構(gòu)組成，而銅轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子是其主要的組成部分，如圖1所示。銅轉(zhuǎn)子是通過脹緊套、法蘭來和電機進行連接，同電機的轉(zhuǎn)速相同，而永磁轉(zhuǎn)子則是同負(fù)載相連。

磁轉(zhuǎn)子和銅轉(zhuǎn)子之間的間隙可以通過自動或者手動方式來進行對氣隙調(diào)節(jié)機構(gòu)進行調(diào)節(jié)。自動調(diào)節(jié)一般是在相關(guān)設(shè)備中安置傳感器，當(dāng)設(shè)備的流量、壓力或者其他信號發(fā)生變化時，就將這一信息傳送給控制器，控制器根據(jù)采集到的信號及相應(yīng)的控制規(guī)則輸出調(diào)節(jié)氣隙結(jié)構(gòu)的信號；當(dāng)氣隙調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的控制器收到調(diào)節(jié)信號后，就會依據(jù)信號對兩者的氣隙進行調(diào)節(jié)，進而對負(fù)載進行控制，得到調(diào)速的效果。

2永磁調(diào)速技術(shù)的節(jié)能原理

在工程設(shè)計的過程中，特別是電廠相關(guān)設(shè)施的設(shè)計中，為了保證安全，在對配置發(fā)電機輔機時，一般都按照系統(tǒng)負(fù)荷最大的情況進行設(shè)計。但是在實際應(yīng)用的過程中，系統(tǒng)絕大部分情況下都是處在非滿負(fù)荷狀態(tài)，因此就會造成不必要的能量損耗。以發(fā)電廠中最常用的輔機——風(fēng)機為例，依據(jù)流體力學(xué)相關(guān)知識可知，風(fēng)機的轉(zhuǎn)速同其送風(fēng)量是存在正比關(guān)系的，風(fēng)壓則同風(fēng)機轉(zhuǎn)速的平方存在正比的關(guān)系，風(fēng)機的軸功率與轉(zhuǎn)速存在三次方正比。如圖2所示，風(fēng)門全開時的風(fēng)阻特性如圖中的曲線1，而風(fēng)機處在恒定轉(zhuǎn)速下的功率-風(fēng)量的關(guān)系如曲線3。如果在A點風(fēng)機處于其額定工作點，也就是最節(jié)能，那么這時風(fēng)機能夠輸出100%的風(fēng)量，那么假如此時要求將風(fēng)機的風(fēng)量降低一半，那么可以采取兩種方法：

1）第一種方法是通過對入口實施節(jié)流來對其進行控制。也就是說控制是風(fēng)量由Q1降低到Q2，此時風(fēng)機的工作點也會由圖中的A點移到B點。但是從圖中我們可以看出，盡管達到了風(fēng)量減少的目的，但是風(fēng)壓卻增大了，軸功率也相應(yīng)的增大，也就是說所消耗的能量比原來要大。

2）再者就是通過永磁調(diào)速技術(shù)來控制風(fēng)機。如圖，通過永磁技術(shù)控制風(fēng)機，使其擋板全開時，其轉(zhuǎn)速從n1減小到n2，此時的流量Q也會相應(yīng)的減小，圖中代表軸功率的面積也減小，也就是說功耗明顯降低。

3永磁調(diào)速技術(shù)在輔機中的應(yīng)用

綜上所述，采用永磁調(diào)速技術(shù)對輔機功率消耗的降低具有明顯的作用，因此在發(fā)電廠的改造中要充分利用永磁調(diào)速技術(shù)的優(yōu)點，使輔機的節(jié)能性得到極大提高。在發(fā)電廠輔機的永磁調(diào)速改造過程中，要充分重視以下幾點：

首先，在改造的過程中，永磁調(diào)速驅(qū)動器應(yīng)配置在風(fēng)機與電機之間，并通過相應(yīng)的控制器將兩者聯(lián)系起來，并且為了確保系統(tǒng)穩(wěn)定及安全，應(yīng)加裝相應(yīng)的冷卻設(shè)施。而冷卻實施的選取過程中，要兼顧成本與穩(wěn)定性兩個要求，并且要充分考慮功耗。

其次，要根據(jù)實際情況選擇不同類型的PMD，一般情況下，當(dāng)發(fā)電廠電機的轉(zhuǎn)速在750到3600轉(zhuǎn)/分的情況下，調(diào)速器需要采取立式安裝的形式，但是此時需要另外考慮調(diào)試的時間；而假如調(diào)試器采取的臥式形式且屬于水冷型，那么就必須考慮相關(guān)的施工時間的影響。因為對當(dāng)前發(fā)電廠改造時，電機、風(fēng)機等輔機的位置較為固定，對于施工的要求比較高，大部分情況都只能采用人工挖樁的方式，因此需要的工期一般較長。特別是施工過程需要發(fā)電廠停止工作，因此容易造成對人們用電的影響，因此必須考慮施工帶給用戶的影響。

再者，要對永磁調(diào)節(jié)器進行定期的維護保養(yǎng)。經(jīng)過改造，永磁調(diào)速器能夠降低輔機的振動，而且對輔機的整個調(diào)節(jié)過程平滑，能夠提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是調(diào)速器中軸承極易受到溫度的影響，而且由于結(jié)構(gòu)設(shè)計原因，長時期運行，會引起軸承起熱，進而造成軸承損壞，出現(xiàn)漏油的現(xiàn)象，這時對系統(tǒng)的修復(fù)顯得尤為重要。因此在實際運行工程中，首先是要做好監(jiān)控和維護措施，其次就是要考慮配備應(yīng)急軸承，一旦出現(xiàn)故障能夠及時更換，保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運行。

4結(jié)語

發(fā)電廠是通過能源的轉(zhuǎn)化來產(chǎn)生電能的，因此產(chǎn)生的電能十分寶貴。對于輔機來說，由于設(shè)計的原因，當(dāng)系統(tǒng)不能滿載運行時，會產(chǎn)生電能的浪費。永磁調(diào)速技術(shù)作為泵類、風(fēng)機等離心負(fù)載調(diào)速的新技術(shù)，具有環(huán)境適應(yīng)性強、可靠性高、節(jié)能性強等特點。利用永磁調(diào)速技術(shù)對發(fā)電廠輔機進行改造，不僅能夠降低能源的消耗，而且能夠避免高次諧波的影響，最重要的是具有極強的調(diào)速性，是電廠改造的理想選擇。

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