永磁調速在潮州電廠工業廢水處理系統的應用

黃南軍

摘 要：永磁調速是電動機調速節能的新技術。文章主要介紹永磁調速的原理及在廣東大唐國際潮州發電有限責任公司工業廢水處理系統的應用。#2最終中和池輸送泵采用永磁調速改造后，投入運行調節穩定，節能效果顯著。

關鍵詞：輸送泵；永磁調速；改造；節能

Abstract： Permanent magnet motor speed is the speed regulation and energy saving new technology. This paper mainly introduces the principle of the permanent magnet speed and application in GuangDong DaTang ChaoZhou power generation CO.，LTD of industrial wastewater treatment system. #2 finally neutralization pool pump adopts the permanent magnet speed after the transformation，running stable regulation， the effect of energy saving is remarkable.

Keywords：pump； permanent magnetic speed； transformation； energy saving

前言

廣東大唐國際潮州發電有限責任公司有兩套工業廢水處理系統，主要通過pH值調節、混凝、澄清、過濾等處理工藝得到合格的回用水，通過四臺工頻最終中和池輸送泵輸送至一、二期脫硫工藝水箱，用于脫硫系統補水。由于廢水處理系統工作環境惡劣，最終中和池輸送泵與電機之間采用剛性聯軸器連接，且水泵全速運行為2900r/min，運行中速度高、壓力大，經常發生振動超標，密封環、軸承磨損，水泵漏水、進氣等情況，每次故障檢修均需更換大量部件，造成維護成本與維護工作量的增加。而永磁調速具有高效節能、簡單可靠、震動噪音小、無諧波、占地面積小、零維護、可在惡劣環境使用等諸多優點，在調速領域有很高的發展前景。因此潮州電廠將#2最終中和池輸送泵進行永磁調速改造，待改造效果良好、效益可觀后，逐步將永磁調速技術運用到凝結水泵、閉冷泵、引風機、送風機等6KV重要輔機設備上。

1 永磁調速器的結構和原理

永磁調速技術的主要設備是永磁調速器，永磁調速器主要由導體轉子、永磁轉子和調節器組成，見圖1。永磁轉子在導體轉子內，其間由空氣隙分開。導體轉子與電機端聯結，與電機一起轉動。永磁轉子與負載體聯結，與負載一起轉動。調節器調節永磁轉子與導體轉子在軸線水平方向的相對位置，以改變導體轉子與永磁轉子之間相互作用的面積，實現改變導體轉子與永磁轉子之間傳遞轉矩的大小。

永磁調速的工作原理是：當導體轉子轉動時，導體轉子與永磁轉子產生相對運動，永磁場在導體轉子上產生渦流，同時渦流又產生感應磁場與永磁場相互作用，從而帶動永磁轉子沿與導體轉子相同的方向轉動，結果是將輸入軸的轉矩傳遞到輸出軸上；輸出轉矩的大小與相互作用的面積相關，作用面積越大，扭矩越大，反之亦然。永磁轉子在調節器作用下，沿軸向往返移動時，永磁轉子與導體轉子之間的相互作用面積發生變化。作用面積大，傳遞的扭矩大，轉速高；作用面積小，傳遞的扭矩小，轉速低；永磁轉子與導體轉子完全脫開，作用面積為零，永磁轉子轉速為零，即負載轉速為零。

2 永磁調速改造

廣東大唐國際潮州發電有限責任公司工業廢水處理系統最終中和池有4臺最終中和池輸送泵，其中#1、2最終中和池輸送泵參數為：Q=200m3/h，H=50m，n=2900r/min，N（配備）=45KW；電機參數為：U=380V，I=82.0A，n=2970r/min，N=45KW。本次將#2最終中和池輸送泵進行永磁調速改造，采用現場原有的電機并保持原有啟停回路不變，采用現場原有的水泵。由于永磁調速器需要安裝在電動機與泵之間，為了安裝永磁調速器，需先將電動機與泵拆開，將電動機向后移動以留出永磁調速器的位置，需對設備基礎進行改造。基礎改造：電機要向后移動460mm，進行電機的基礎改造，將電機基礎往后延伸500mm。同時將電機剛性支座開長孔，四周焊接微調螺栓。另外做好永磁調速器剛性支撐的安裝支架。電機后移后，預留好電機的動力電纜。提供AC 220V 的電源供執行器使用，執行器電源間隔選在工業廢水380/220V MCC COBKF02段COBKF02A1間隔引出后加一個兩相6A開關做電源，永磁調速器型號為DF-DM320，執行器型號為PSQ102。更改邏輯畫面，增加開度調節畫面及自動畫面供運行人員調節。

3 永磁調速改造效果

對于離心式水泵，P1/P2=（n1/n2）3，負載功率變化與轉速變化的立方成正比；T1/T2=（n1/n2）2，負載扭矩變化與轉速變化的立方成正比。當離心泵的轉速降低時，其需求的功率也會降低。

永磁調速可以對離心泵降速，而電機的轉速是不變的，電機功率與轉速和扭矩的關系如下：

電機輸出功率P=T·ω，功率=扭矩·轉速

結合離心泵的特性，采用永磁調速后，電機功率與負載轉速的關系如下：

電機輸出功率 P1/P2=（n1/n2）2

采用永磁調速調節離心泵轉速時，電機的功率與離心泵轉速的平方成正比，在降低離心泵的轉速時，電機的功率成平方關系下降，實現調速節能。不同轉速下，電機及負載振動值及節電率見表1。

由表1可知，改造后，電機和負載在水平、垂直、軸向方向的振動值明顯低于改造前振動值，振動減少，可以減少維護成本和維護工作量，延長了設備的壽命。通過改變執行器開度，電機轉速不變，隨著執行器開度增大，負載轉速逐漸增大，軸功率比增大，節電率降低。負載低轉速時，節電率高，節能效果顯著。

4 結束語

采用永磁調速器，對#2最終中和池輸送泵做調速節能改造，減少系統振動，水泵密封環、軸承磨損，水泵盤根日常維護量，頻繁啟停對電機與設備的沖擊，系統不能長期穩定的運行的問題。改造至今，沒有發生任何缺陷或故障，運行穩定，節能效果顯著。此次改造為永磁調速技術應用到潮州電廠6KV重要輔機設備上提供節能改造依據。

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