永磁调速器在电厂灰浆泵系统中的节能应用

   本文介绍了永磁调速器的工作原理，与高压变频器做了比较，并详细介绍了永磁调速器在电厂灰浆泵系统中的应用。通过永磁调速器改造的灰浆泵系统，其节电率达30.86%，振动降低60-85%，电磁辐射远小于运行中的电机产生值。最后得出结论永磁调速简单可靠、绿色节能，必将得到更广泛的应用。
　　中石化某热电厂的除灰系统分为干除灰和水力除灰两种方式。水力除灰系统有三台离心灰浆泵,其中：1#，3#灰浆泵配置相同，电机功率：220kW；供电电压：6kV；额定输出转速：1480rpm；渣浆泵型号：ZM150-H；额定流量：290m3/h。2#灰浆泵，电机型号：JS148；功率：310kW；供电电压：6kV；额定输出转速：987rpm；渣浆泵型号：150Z-95。
　　灰浆泵系统原设计采用两投一备运行方式。干出灰系统投用后采用一投一备运行方式,实际运行中存在以下问题：
　　灰浆池进出灰浆量严重不平衡，通过人工观察决定开停电机，导致高压电机启停频繁，系统故障率高。
　　灰浆泵系统自动化程度低，运行可靠性低。
　　往灰浆池中注入回水，浪费电能和水资源。
　　现场环境恶劣，湿度大，粉尘含量高。
　　灰渣泵磨损大，曾发生过堵转事故。
　　现场空间狭小，不适宜采用高压变频器。
　　通过反复论证，最后放弃高压变频器而采用永磁调速器对该灰浆泵系统进行技术改造。
 

　　永磁调速器的结构，主要由两部分组成，一部分是安装在负载侧的磁转子，另一部分安装在动力机侧的铜转子，铜转子与动力机转速一致，在运行过程中保持不变。其工作原理：铜转子和磁转子可以自由地独立旋转，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，从而获得可调整的、可控制的、可以重复的负载转速，实现负载转速的调节。
永磁调速器与高压变频器的比较
　　高压变频器采用复杂的电路拓扑将数以万计的电力电子元器件串并联，实现对高压电机的输入频率和输入电压改变从而实现电机的转速变化，属于电气调速。而永磁调速器采用高强度的磁转子与铜转子相互作用，实现电机与负载没有机械联结，通过调节气隙的大小实现负载调速，电机转速不变，负载调速，属于机械调速。
　　永磁调速改造实施
　　对1＃灰浆泵永磁调速改造现场照片见图4，工艺布置图见图5。永磁调速器安装在电机和泵轴端之间，伺服机接受控制系统根据浆池水位发出的指令，调节永磁调速器的磁转子与铜转子之间的气隙大小，实现对泵轴转速进行调节。



　　改造效果及分析
　　灰浆泵系统通过永磁调速改造达到了预期的目的，已通过了11个月的0故障稳定运行。解决了灰浆池中灰浆量进出不平衡问题，改造后系统可以根据灰浆量的大小，自动调整转速。实现灰浆的进出自动平衡，不需要人为干预，避免对高压电机进行频繁启停，延长电机、灰浆泵以及高压开关的寿命，同时将显著地延长了轴承和密封件的寿命。
　　节能数据及分析
　　根据系统工况进行灰浆泵的转速调整，节约了大量的电能。表2是1#灰浆泵调速运行时，电机电流实测数值，图6是节电率和转速比之间的关系图。由表2和图6可以看出，采用永磁调速器后能否节能与调节的空间有关系，当灰浆泵的转速为满转速的48%（720rpm）时，电机电流为6.5A，节电率为71.7%，而当灰浆泵的转速为满转速的96%（1440rpm）时，节电率仅为6.5%。据现场运行统计：灰浆泵转速在900rpm左右的时间约占15%；1200rpm左右的时间约占40%；1300rpm左右的时间约占35%；1440rpm左右的时间约占10%。由此可计算出节电率如下：
　　节电率 30.86%。
　　由于1#灰浆泵的转速可以根据灰浆池中的液位自动调整，避免了因满足一台灰浆泵定速运行所需要的水量，将回用水打入灰浆池循环泵送的现象，因此节省了大量的回水。
　　通过上述分析，与变频器相比，永磁调速器结构简单可靠，不产生谐波、不产生电磁干扰的绿色节能产品，具有更好的隔振效果、能够很好地适应湿度大、粉尘含量高的灰浆泵环境，笔者坚信在不久的将来必将迎来永磁调速器在各行各业的更广范围应用。