周 陽，王 穎，商麗娜

(國電諫壁發(fā)電廠，江蘇 鎮(zhèn)江 212006)

0 引言

眾所周知，在電廠生產(chǎn)過程中，水泵是按照最大負載進行設(shè)計和安裝的，但水泵最大負載運行僅僅是生產(chǎn)中的某段時間，其余時間水泵是利用閥門調(diào)節(jié)出水量的。由于閥門調(diào)節(jié)方式僅改變了通道的通流阻力，而對電動機的輸出功率改變較小，所以浪費了大量的能源。

為了響應(yīng)國家節(jié)能減排的政策，某電廠對工業(yè)水泵進行了永磁調(diào)速改造，大大降低了能耗，同時提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1 設(shè)備概況

該電廠11號工業(yè)水泵的性能參數(shù)為：設(shè)計流量280 t/h，揚程63 m，配套380 V電機功率為75 kW，轉(zhuǎn)速2 980 r/min，額定電流139．9 A，連接方式為剛性直連。原運行方式通過回流閥門將系統(tǒng)壓力控制在0．52 MPa，水泵電機電流在100—120 A波動。

本次針對11號工業(yè)水泵進行節(jié)能改造。

2 永磁調(diào)速器的工作原理及技術(shù)特點

2.1 永磁調(diào)速器的工作原理

永磁調(diào)速器是通過導體和永磁體之間的電磁作用，以實現(xiàn)電動機與負載轉(zhuǎn)矩傳輸?shù)难b置，可實現(xiàn)電動機和負載間無機械連接的傳動。其工作原理是當兩者之間相對運動時，導體組件切割磁力線，在導體中產(chǎn)生渦流，進而產(chǎn)生感應(yīng)磁場，與永磁體的磁場交互作用，從而實現(xiàn)扭矩傳遞。調(diào)速機構(gòu)在運行過程中可通過調(diào)節(jié)永磁組件和導體組件的相對位置，改變2者之間耦合的有效部分，來改變2者之間傳遞的扭矩。

永磁調(diào)速器的主要結(jié)構(gòu)部件為：永磁轉(zhuǎn)子組件(連接于負載側(cè))；導體轉(zhuǎn)子組件(連接于電機側(cè))；調(diào)速機構(gòu)。其結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。使用永磁調(diào)速器能實現(xiàn)電動機和負載之間無接觸式連接，能有效解決旋轉(zhuǎn)負載系統(tǒng)的中軟啟動、調(diào)速節(jié)能、減振等問題。

圖1 永磁調(diào)速器的結(jié)構(gòu)示意

2.2 永磁調(diào)速器的技術(shù)特點

(1) 純機械構(gòu)造，不用電、無接觸、無摩擦，長壽命周期。相較于變頻器、斬波內(nèi)饋調(diào)速設(shè)備、液力耦合器等其他調(diào)速節(jié)能設(shè)備，永磁調(diào)速器結(jié)構(gòu)最為簡單，安全性高，運行中無摩擦、隔離振動，壽命可長達30年。

(2) 簡單、可靠、高效。永磁調(diào)速器是通過調(diào)節(jié)扭矩來實現(xiàn)負載速度控制的，可以根據(jù)負載實際運行過程中扭矩的大小來調(diào)整電機輸出端扭矩。負載要求扭矩小，電機輸出扭矩小，相應(yīng)輸出功率也變小。

永磁調(diào)速器可以通過調(diào)節(jié)導體轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子之間的耦合面積來改變電機與負載之間的轉(zhuǎn)速差，從而實現(xiàn)調(diào)速節(jié)能的目的。它可在電機轉(zhuǎn)速不變的情況下，調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，從而使管網(wǎng)的流量發(fā)生變化，來滿足實際工況的需要。

在全速運轉(zhuǎn)時，永磁調(diào)速器的工作效率在97 %左右，在水泵系統(tǒng)中其節(jié)能率通常為10 %—50 %?？紤]到變頻器的散熱能量損失，在很多情況下，永磁調(diào)速器的節(jié)能效率要高于變頻器。同時，永磁調(diào)速器相對于其他調(diào)速裝置的優(yōu)點不僅限于節(jié)能，在提高生產(chǎn)能力、延長設(shè)備壽命、降低維修率以及減少運行維護費用方面的作用也很明顯，因此值得選用。

3 水泵永磁調(diào)速器安裝調(diào)試步驟

11號工業(yè)水泵永磁調(diào)速器部件如圖2所示。

圖2 永磁調(diào)速器部件結(jié)構(gòu)示意

3.1 安裝法蘭

在電機和負載軸上緊固脹套和法蘭，步驟如下：

(1) 安裝法蘭連接螺栓；

(2) 將脹套安裝到法蘭上；

(3) 將法蘭滑入軸上，直至軸端與法蘭端平齊；

(4) 緊固脹套的卡扣，直至法蘭不能用手扳動對軸旋轉(zhuǎn)；

(5) 將千分表放置在法蘭上，測量并調(diào)整徑向的表面跳動，使每個表面的總測量跳動必須小于0．03 mm。

3.2 安裝導體轉(zhuǎn)子組件

將導體轉(zhuǎn)子安裝到電機法蘭上，首先支撐導體轉(zhuǎn)子與電機法蘭對準，然后用連接螺栓將其緊固到導體轉(zhuǎn)子上。用非金屬吊索來支撐導體轉(zhuǎn)子，能使安裝過程更容易實現(xiàn)。

3.3 安裝磁轉(zhuǎn)子組件

使用正確的提升設(shè)備，使磁轉(zhuǎn)子中心軸邊緣與法蘭邊緣匹配。

將千分表放在磁轉(zhuǎn)子軸的端頭上，獲取千分表讀數(shù)，以確保軸端總測量跳動小于0．08 mm。

3.4 安裝執(zhí)行器組件

安裝的執(zhí)行器組件必須要中心對準永磁體，可通過用電機地基上的頂移螺釘，在電機安裝處用墊片墊高等方法，朝向或背離負載移動電機以對準，然后緊固所有電機安裝螺栓。

安裝好的執(zhí)行器如圖3所示。

圖3 安裝好的執(zhí)行器

永磁改造后的工業(yè)水泵正面實景、側(cè)面實景如圖4、圖5所示。

圖4 11號工業(yè)水泵永磁改造后的正面實景

圖5 11號工業(yè)水泵永磁改造后的側(cè)面實景

4 改造后的系統(tǒng)性能測試

在永磁調(diào)節(jié)器安裝后，對系統(tǒng)性能進行測試，水泵各種信息參數(shù)統(tǒng)計如表1所示。由表1可知：經(jīng)過各階段的系統(tǒng)調(diào)試，證明采用永磁調(diào)速器的節(jié)能效果明顯，經(jīng)濟性較高。改造后系統(tǒng)壓力控制參數(shù)設(shè)定為0．52 MPa，水泵投入自動控制運行，執(zhí)行器PI參數(shù)設(shè)為6，0．3。投入自動運行時，運行穩(wěn)定，電機振動、負載振動滿足要求。

綜上所述，改造后，在系統(tǒng)壓力設(shè)為0．52 MPa下，該泵電流為75—90 A，改造效果顯著：

(1) 平均節(jié)能率在20 %—25 %；

(2) 啟動電流由原來的200 A，變?yōu)?20 A，大大減輕了泵啟動時對系統(tǒng)的沖擊；

(3) 負載和電機實現(xiàn)了非接觸連接，振動值改造前為0．05 mm，改造后減小為0．02 mm。

5 結(jié)束語

永磁調(diào)速器具有可靠性高、少維護、無硬連接、隔離振動、能適應(yīng)惡劣環(huán)境、價格低、投資回收期短、投資回報率高、使用壽命長等優(yōu)點，可避免變頻器柜、電氣柜室等設(shè)備投資，節(jié)省柜內(nèi)環(huán)境控制的投資及運行成本。永磁調(diào)速器故障點少、運行可靠，使維修費用及停爐損失的費用大幅降低。永磁調(diào)速器的使用壽命比高壓變頻、斬波內(nèi)饋調(diào)速設(shè)備的使用壽命長3倍。

表1 系統(tǒng)調(diào)試參數(shù)統(tǒng)計

永磁調(diào)速器綠色節(jié)能環(huán)保，對環(huán)境無影響、無諧波、無污染；改造方便，不需要外接電器設(shè)備，只需微調(diào)基礎(chǔ)，不需要動地腳螺栓。該改造項目符合當前國家鼓勵發(fā)展的節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)政策。

1 劉國華，王向東．永磁調(diào)速器在電廠灰漿泵系統(tǒng)中的應(yīng)用及節(jié)能分析[J]．電力設(shè)備，2008，9(10)：34-36．