永磁调速技术在循环水泵上的节能应用分析

缴庆丰　 大唐武安发电有限公司　河北 邯郸 056300

永磁调速技术在循环水泵上的节能应用分析

缴庆丰 大唐武安发电有限公司河北 邯郸 056300

为实现辅机循环水系统的经济运行，采用了永磁调速技术对循环水泵进行节能改造。介绍了筒式永磁调速器的调速原理及特点，对影响永磁调速器节能量的因素进行了分析，根据永磁调速器在循环水泵上应用的数据，研究了永磁调速器在共母管并联系统中的节能效益。

永磁调速器；循环泵；并联；节能

0 引言

大唐武安发电有限公司2×300MW机组的辅机循环冷却水系统设有3台辅机循环水泵，2用1备，露天布置，为辅机提供冷却水，并将使用后的冷却水通过冷却风机进行冷却，通过回水管重新进入吸水井，实现冷却水的循环，满足冷却需求。

1 永磁调速器

1.1永磁调速器结构及原理

永磁调速器属于机械调速设备，适用于风机、泵类等离心式负载[1]，安装在电机和负载之间，实现一对一调速。结构主要包括导体转子、永磁转子和调节器三部分。导体转子与永磁转子通过气隙间隔开，结构如图1所示。调节器调节永磁转子轴向移动，从而改变导体转子与永磁转子的啮合面积。工作时，导体转子切割永磁转子的磁力线，在导体上产生涡流，涡流产生的感应磁场与永磁体磁场相互作用，带动永磁转子旋转，从而将电机的动力传递给负载。通过调节导体转子和永磁转子的啮合面积，可改变永磁调速器的输出转速和转矩，调节负载的流量和压力。

1.2永磁调速器特点永磁调速器运用于离心式负载系统中有如下优点：

（1）节能效果显著，节电率可达10%～60%；

（2）结构简单，维护成本低，使用寿命长；

（3）通过气隙磁场传递扭矩，传动平稳，可减小系统的振动；

（4）可实现电机的轻载启动和过载保护，提高系统的运行可靠性；

（5）对环境的适应能力强；

（6）不受电网质量的影响，也不会产生谐波污染电网。

图1　永磁调速器结构图

1.3永磁调速器节能量影响因素

永磁调速器最主要的作用是节能，节能量是与系统的运行参数有关，主要有以下几点：

（1）原运行工况参数值。例如压力、流量等可调节的量值大小，可调整量越大，节能量越高。

（2）原调节方式。若采用阀门或风门挡板方式调整运行参数，存在节流损耗，开度越小，损耗越大，节能潜力越大。

（3）电机功率。电机功率越大，能耗越高，节电量就越多，采用永磁调速器后产生的经济效益就更加可观。

（4）系统运行时间。系统连续运转、短时运转、间歇运转以及运行时间长短都会影响节能量，运行时间越长，节能量越大。

因此，对离心式负载进行调速节能改造时，需对系统现有的运行情况、调节方式、能耗情况、在生产工艺系统中的重要性等方面进行综合评估，分析节能改造的必要性和可行性，才能获得理想的经济效益。

2 节能效果及分析

2.1节能效益分析

表1　现场参数

表2　系统运行电流

大唐武安公司3台辅机循环水泵均为单级双吸卧式离心泵，系统参数见表1。该系统采用调节阀门的方式改变流量，节流损耗高，具有较大的节能改造意义。2#循环水泵已于2014年进行了永磁调速改造，节电率达30.7%。项目完成后，开启2#和3#循环水泵运行，出口阀门全开。在相同工况下，改造前后两台水泵系统的运行电流见表2。3#循环水泵改造后的电流相比改造前降低了25.2%，2#循环水泵在已有的调速运行基础上电流再次降低了10.2%。

该辅机循环水系统在春、夏、秋季会投入两台泵运行，时间为9个月，一年运行时间按280天计算，假设电机功率因数和效率不变，则3#循环水泵改造后的年节能量为电费单价为0.43元/kWh。3#循环水泵系统改造该总投资为41万元，不到2年就能收回投资成本。永磁调速改造还可以提高系统运行可靠性，减少运行和维护成本，带来的间接经济效益也很可观。

2.2节能原理分析

该辅机循环水系统的3台循环水泵为共母管并联运行，改造前后总流量不变。改造前，3#循环泵采用调节阀门的方式调节流量，转速不变，管网阻力增加，管网特性曲线上移，3#循环泵的运行工况点为A点，轴功率与面积H3×Q3成正比。2#循环泵采用永磁调速器调节，转速随流量变化，运行工况点为B点。改造后，3#循环泵的出口阀门全开，泵转速降低，运行工况点由A点变为C点，即出口压力下降，而流量由Q3升高至Q3’，轴功率则由H3×Q3变为H3’×Q3’，明显降低。为保证总流量不变，2#循环泵的流量由Q2降低至Q2’，压力也随之下降，轴功率变为H2’×Q2’，相比于改造前的轴功率H2×Q2也降低了。

图2　循环水泵运行曲线

由该电厂辅机循环水泵两次永磁调速改造的效果可以看出，对于这种共母管并联运行的系统，影响水泵节电量的因素除1.3节中提到的外，与其并联的水泵的运行方式也会影响水泵的运行工况点和节电量。

3 结论

永磁调速技术是一种先进的负载调速方式，具有结构简单、可靠性高、可减小系统振动等优点，受系统的设计裕量、运行情况、调节方式等因素的影响，其实际节电率范围一般在10%～60%。大唐武安先后采用永磁调速技术对2#和3#循环泵进行调速节能改造，节能效果显著，投资回收周期短，超出了预期的效果，不仅被改造的循环泵能耗显著降低，与其并联的循环泵能耗也有一定减少。该项目的实施为永磁调速技术在共母管并联运行系统中的应用提供了重要参考。

[1]徐光诚.永磁调速技术在电厂凝结水泵上的成功应用[J].新疆电力技术,2011,(3):82-84.