(陕西商洛发电有限公司陕西省商洛市726000)
摘要:陕西商洛发电有限公司660MW超超临界机组#1机、#2机低加疏水泵电机采用永磁调速装置,提高机组节能降耗。介绍了永磁调速装置实现无级平滑调速、永磁调速原理,与变频调速进行了综合对比。分析低加疏水泵应用永磁调速技术运行效益计算。
关键词:永磁调速;特点;分析;节能
引言
陕西商洛发电有限公司2×660MW超超临界机组6号低压加热器疏水管道上加装疏水泵将6号低压加热器疏水送至5号低压加热器凝结水进口,以实现对疏水热量的回收,有效提高热力系统效率。低加疏水泵依靠阀门节流对流量、压力进行调节。系统长时间运行,不仅造成了大量的节流能量损失。低加疏水泵电机功率采用永磁调速器具有减震、调速、防过载、不产生高次谐波且低速下不造成电机发热的优良调速特性。
1永磁调速技术
1.1永磁调速器的结构(如图1)
永磁调速器由四个部件组成:
1)永磁转子:镶有永磁体的铝盘,与负载轴连接;
2)导体转子:导磁体盘,与电机轴连接;
3)气隙执行机构:调整磁盘与导磁盘之间气隙的机构;
4)转轴连接壳与紧缩盘:以紧缩盘装置与电机及负载轴连结。
永磁调速器的导体转子和永磁转子之间有间隙。这样电动机和负载由原来的硬链接转变为软链接,通过调节气隙就可实现负载轴上的输出转去巨变化,从而实现负载转速变化。也就是说通过调整气隙可以获得可调整的、可控制的、可以重复的负载转速。
图l
1.2原理
永磁磁力耦合调速驱动器主要由铜转子(导体转子)、永磁转子和控制器三部分组成。铜转子固定在电动机轴上,永磁转子固定在负载转轴上,铜转子和永磁转子之间有间隙(称为气隙)。当铜转子旋转时,铜转子与磁转子产生相对运动,交变磁场通过气隙在铜转子上产生涡流,同时涡流产生感应磁场与永磁场相互作用,从而带动磁转子沿着与铜转子相同的方向旋转,结果是在负载侧输出轴上产生扭矩,从而带动负载做旋转运动。通过调节永磁体和铜导体之间的气隙就可以控制传递扭矩的大小,从而获得可调整,可控制、可以重复的负载转速,实现负载转速的调节。
1.2特点
1.2.1永磁磁力耦合调速的特点如下:
(1)节能率高。可完成0到l00%调整转速,节电率达到25%~66%,平均节能率与变频器相差无几。
(2)构造简睁,占地面积小,本身无需电源即可工作,可在高温、低温、潮湿、肮脏,易燃易爆、电压不稳及雷电等各种恶劣环境F工作。
(3)寿命达30年,对比变频器10年寿命,优势明显。
(4)软启动(电机完全在空载下启动,大幅降低启动电流)启动,大幅降低启动电流。
(5)无谐波,无电磁波干扰,不伤害电机,不影响电网助因。
(6)维护工作量小,几乎为免维护产品,维护费用近干零。
2永磁调速技术与传统调速技术的对比分析
永磁调速技术是主要是机械式调速安装,与电力无关,因而不会产生谐波,也就不会对系统中的其他设备形成影响。当电力质量差时,如电电力谐波、闪变、跌落、雷击等,对电子或电气调速安装常常是致命的,但对永磁调速器却不形成影响。高压变频器在运用过程中,极易形成设备误动作,形成功率补偿电容烧毁、熔断器熔断、断路器开关跳闸。那是由于高压变频器的交-直-交回路中主要是由电子器件组成,从而在运转过程中会产生大量的高次谐波,大量的谐波电流电压,可能会形成电器元件的发热损耗。
永磁调速器不辅设电缆、盖专用房子以及加装空调等,由于其主体局部为机械部件,维护量少,时间远大于高压变频器,运用寿命长,同样的一台永磁调速器的运用寿命相当于4-6台高压变频器的总寿命;而高压变频器在初期投入时,既要购置主机,同时还要思索敷设电缆、盖专用房子以及及加装空调等费用,因而初始投资比永磁调速器要高;后期运用中,需求定期除尘等特地维护;由于高压变频器是由大量的电子器件组成的,相应的毛病率高,严重时影响运行。
3低加疏水泵电机高效节能
永磁调速驱动装置,可以通过调节气隙来实现流量或压力的连续控制,取代原系统中控制流量和压力的阀门,在电机转速不变的情况下,调节水泵的转速而达到节能的目的。
3.1节能分析
根据流体力学理论,泵的流量Q1与转速n成正比,水压H跟转速平方成正比,轴功率P1跟转速的3次方成正比。如图2所示,曲线3为恒定转速下的功率-流量特性曲线;曲线1为管网水阻特性(阀门全开)。假设泵在A点时效率最高,即为泵的额定工作点,此时输出流量Q1为100%,轴功率正比于P1×Q1的乘积,即图中AH10Q1的面积。如果需要将流量减小一半,假定采用以下2种调节方式:(1)采用人口节流调节方法,当流量由1减少到2时,管路特性由曲线1转移至曲线2,系统工作点由A点移至B点。由下图可知,虽然流量减少,但水压由H1增加到H2,轴功率相当于曲线面积BH20Q2,相对于面积AH10Q1变化不大。
采用永磁调速技术改变转机的转速,在阀门挡板全开的情况下,泵转速由N1降至N2,相应的流量由Q1降至Q2时,轴功率相当于图中面积CH30Q2,功率减少明显,经济效益显著。
3.2节电效益
低加疏水泵电机永磁节能改造后,回热系统经济性有了一定的改善。机组在满负荷状态下,系统节能效果不是很明显,节能率约为6%(参江苏国华陈家港发电有限公司660MW机组),因陕西电网深度调峰及以热定电,机组年平均运行负荷段在(440-462MW),节能率可达约为30%。
以陕西商洛发电有限公司低加疏水泵设计参数分析
型号YE3-315L1-4P=160(KW)转速1485r/min
按每年运行10个月、电价0.5(元)计算,则:
节约价值的经济效益:改造前每小时耗电量×节能率×运行时数×单位电价
=160×30%×7200×0.5
=172800(元)
4结论
永磁调速器在旋转负载系统实现软启动、减震、调速等优良特性,使其成为泵类及风机设备节能技术改造的首选,因其高效节能、无刚性连接传递扭矩、维护简单以及无高次谐波污染等特点,越来越受到国内用户的关注。有效实现机组的节能减排、经济高效。
参考文献:
[1]赵国祥,马文静,曹永刚,永磁调速驱动器在闭式冷却水泵上的节能改造[J]节能,2010,11(04):172-173.
[2]刘国华,王向东.永磁调速器在电厂灰浆泵系统中的应用及节能分析[J].电力设备,2012,18(10):193-194.
[3]张宏刚,永磁磁力耦合器损耗的计算与分析[D].长春:吉林大学.2008.
[4]郭永亮,达拉特发电厂330MW机组低加疏水调速系统应用研究[D].保定:华北电力大学2009.
作者简介:
李明(1984—)男,汉,陕西合阳,助理工程师,现供职于陕西商洛发电有限公司运行部值长,重庆大学,本科学历,主要负责电气运行技术指导管理工作。