永磁调速技术在660MW超超临界机组低加疏水泵应用

永磁调速技术在660MW超超临界机组低加疏水泵应用

李明

（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。