永磁渦流柔性傳動調速裝置在轉爐濁環(huán)水供應中的應用實例

摘 要：某鋼鐵企業(yè)轉爐濁環(huán)水系統(tǒng)供水量大，電耗大，電能利用率低，為了進一步降低運行成本，進行ASD永磁渦流柔性傳動調速裝置改造，改造后運行電流大幅下降，設備維修次數(shù)減少，大大降低了系統(tǒng)的運行費用。

關鍵詞：轉爐濁環(huán)水系統(tǒng)；ASD永磁渦流柔性傳動調速裝置；運行成本

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.197

1 產(chǎn)線工藝用水情況介紹

山鋼股份濟南分公司煉鋼廠轉爐系統(tǒng)主要用水為轉爐煙氣除塵凈化回收設施一文、二文及除塵設備、風機沖洗等設備用水，用水量1800m3/h。轉爐煙氣除塵一文、二文供水泵組水泵7臺，開5備2；除塵設備沖洗泵組水泵2臺，開1備1；冷卻塔冷卻熱水泵組水泵4臺，開2備2，用水處理后循環(huán)使用。該系統(tǒng)補充水量46m3/h，水的重復利用率95.4%。

2 運行中出現(xiàn)的新問題及改造方法

2.1 運行中出現(xiàn)的新問題

隨著市場對企業(yè)成本要求的不斷提高及節(jié)能技術的不斷發(fā)展，進一步降低水泵電耗，提高水泵供水效率，降低系統(tǒng)運行成本成為擺在鋼鐵企業(yè)面前的新課題。該濁環(huán)水系統(tǒng)供水量大，水泵電機運行功率達到2158KW，電能利用率較低，成為制約企業(yè)降本增效的瓶頸。

2.2 改造方法

為了進一步提高該系統(tǒng)的電能利用率，深挖節(jié)能空間，經(jīng)過多方咨詢和考察，決定對該濁環(huán)水系統(tǒng)水泵的傳動機構進行改造，加裝ASD永磁渦流柔性傳動調速裝置，根據(jù)系統(tǒng)水量變化改變電機運行轉速，從而使水泵運轉速度最大限度的溫和用戶水量變化，達到節(jié)約電耗的目的。

3 ASD永磁渦流柔性傳動調速裝置介紹

3.1 節(jié)能原理

水泵系統(tǒng)未安裝任何調速裝置，在系統(tǒng)運行時，為滿足工藝的要求需要調節(jié)閥門開度，這時水泵轉速保持不變（一般為額定轉速）。其實質是改變管路特性曲線的方式來改變水泵的工況點。當關小閥門時，管道局部阻力增加，水泵工況點轉移，相應流量減少。以關小閥門來控制流量時，水泵本身的輸出能力不變，壓力特性不變，管阻特性將隨閥門開度的改變而改變。但閥門調節(jié)是以消耗水泵的多余能量來維持一定的供給量，水泵的效率也將隨之下降，存在大量的能量損耗，經(jīng)濟上不合理。

而通過調速方式對水泵的轉速改變時，閥門開度保持不變（通常為最大開度），管路系統(tǒng)特性不變，而流量和壓力特性隨之改變。如圖1所示，A為水泵平衡工況點（也稱工作點），對應效率ηa，欲減小流量，可將轉速降低，此時工況點為C，對應效率ηC，水泵仍處于高效率區(qū)內(nèi)。如果采用閥門節(jié)流的方法來調節(jié)，則工況點為B，對應效率為ηB，水泵的效率下降。由此可見，在所需流量小于額定量的情況下，調速時的壓力比閥門節(jié)流小，所以調速所需的軸功率也比閥門節(jié)流小，圖中的陰影部分表示的就是水泵調速所節(jié)約的功率。很顯然，與閥門節(jié)流相比，調速的節(jié)能效果很突出，水泵的工作效率更高。

3.2 技術創(chuàng)新點

（1）ASD永磁渦流柔性傳動裝置是通過調節(jié)扭矩來實現(xiàn)速度控制，電機輸出到銅/鋁導體轉子的扭矩和永磁轉子輸出到負載的扭矩是相等的。這樣，可以根據(jù)負載實際運行過程中扭矩的大小來調整電機輸出端扭矩。負載要求扭矩小，電機輸出扭矩小，相應輸出功率也小。（2）當系統(tǒng)運轉時，負載端的速度根據(jù)負載需要的扭矩，通過永磁渦流柔性傳動裝置改變空氣間隙來調節(jié)（速度由空氣間隙的寬度決定），而負載需要的能量決定電機消耗的能量。 根據(jù)實際應用，在全速運轉時，永磁渦流柔性傳動裝置的工作效率能達到97%以上，而通過永磁渦流柔性傳動裝置調速后的能耗則降低到原來能耗的75%～33%。（3）永磁渦流柔性傳動裝置在某些調速范圍內(nèi)甚至比最高質量的變頻器都要節(jié)能 （變頻器需計入散熱， 移除熱量所需高耗能）。同時，永磁渦流柔性傳動裝置相對于其它調速裝置的優(yōu)點不僅限于節(jié)能，安裝永磁渦流柔性傳動裝置之后，在對系統(tǒng)的總體評估中，總回報提高、節(jié)能效果、生產(chǎn)能力提高、設備壽命延長、維修率下降以及運行負擔的減少等效果都很明顯。（4）80%以上的轉動設備都是由于振動而出現(xiàn)故障的，大多數(shù)的振動都是因為軸心偏移，另外是由于設備的不平衡和共振所造成，振動會破壞密封圈的彈力，升高軸承和設備的溫度。永磁渦流柔性傳動裝置技術提供了一種最好的解決振動方法。永磁渦流柔性傳動技術減振通過空氣間隙傳遞扭矩，而沒有直接的物理連接，所以無磨損，并能減少80%的系統(tǒng)振動，最大限度的允許偏心，從而達到隔離振動，緩解對電機、負載的機械損害，延長系統(tǒng)的整體生命周期。（5）由于電機和負載的軸端沒有直接的物理連接，振動不會傳遞，對于沖擊型負載及有堵轉可能的過程中，具有通過滑差實現(xiàn)緩沖與自動保護功能， 故障率大大減少。（6）永磁渦流柔性傳動裝置不會受電網(wǎng)質量的影響，只要有有效的能量使電機轉動，永磁渦流柔性傳動裝置就可以轉動，因此在電網(wǎng)質量很差或者在低壓期間都可以工作。同時，永磁渦流柔性傳動技術也不會影響設備的功率質量，不會產(chǎn)生諧波，瞬時高壓或者其他與功率質量有關的問題。

4 改造完成后效果

該濁環(huán)水系統(tǒng)改造完成后運行半年有余，經(jīng)過電量測試對比和技術分析，該系統(tǒng)運行電流下降了15%，年節(jié)約電耗可達204萬kWh，同時設備檢修次數(shù)大大減少，降低了水泵及電機的檢修成本，運行總成本每年可節(jié)約150余萬元。

5 結語

此次改造在不改動原有水處理工藝的情況下完成了對水泵的節(jié)能改造，大大降低了系統(tǒng)的運行成本，為ASD永磁渦流柔性傳動裝置在鋼鐵企業(yè)轉爐濁環(huán)水系統(tǒng)中的應用提供了借鑒實例。

參考文獻：

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