徐礦電廠閉式水泵永磁調速改造

文/王永凱，江蘇徐礦綜合利用發電有限公司

1 課題的提出與設計

徐礦電廠閉式冷卻水系統由兩臺閉式水泵（一臺運行、一臺備用）、水箱、閉冷器及其管路等設備構成。通過不同類型的調速辦法和裝置的研究對比，為實際生產提出最佳技術改造方案，將一臺閉式水泵的電機和水泵之間的聯軸器中間加裝永磁渦流柔性傳動設備，根據電機實際參數設計計算，從而達到現場運行和節能的預期目標。

永磁調速屬于沒有直接機器連接的調速與傳送方法，它用氣隙取代了以往負載和電動機物理剛性聯接，很好的減少了電動機系統的振動，同時省去了外部電源與另外的電力器件，避免對電網產生混淆與諧波擾動，這樣使扭矩能夠憑借氣隙直接傳送，完全顛覆了以往的調速觀念，是生產進步中的一項偉大技術。永磁調速器節能環保、低碳放出、方便利用率高，可以在各種環境甚至惡劣工況條件下工作，具備主動過載維護、壽命期限長、維護費用少、調速區間大、傳送率高、安置調節方便、容許適度的軸向竄動與對中偏差、減輕震動、傳送調速平穩等優勢，集液耦調速器和變頻器的優點于一身，同時填補了兩者的不足之處，故在泵、風機、離心壓縮機傳送設備等轉動機器上具有十分普遍的使用。

2 單、雙邊結構永磁耦合器的研究

圖1是單邊永磁耦合器的全磁路構造圖，主磁通的磁感線從其中一個永磁體的南極開始，穿過氣隙通過銅盤，和導磁機構架交鏈后退回，又經過銅盤穿過氣隙返回鄰邊永磁體的南極，又從這個永磁體的北極開始，和導磁機構架交鏈后退到以前永磁體的南極，形成主磁回路。由其中一個永磁體的南極開始，跨過銅盤徑直和鄰近永磁體的南極匯合形成漏磁通回路。

改進后的雙邊結構永磁耦合器構造圖如下，驅動電機和主動盤連接，負載側和從動盤連接。主動盤由上部分和下部分組成，各個部分包含導磁機構架和多對永磁體，互鄰的永磁體選取 NS 交錯分布的方法，互對的永磁體仍選取這種形式；從動盤為一個銅盤，和負載輸出軸連接。

圖1 永磁耦合器的磁路構造

圖2 雙邊型永磁耦合器示意圖

它的主磁通磁感線由主動盤永磁體的南極開始，穿過氣隙通過從動盤的銅盤，抵達另一側主動盤永磁體的南極，之后經過它后方的導磁機構架回到和它挨著的南極，這個永磁體又經過氣隙、銅盤回到和它互對的南極，最終經過導磁機構架到達以前永磁體的南極構成封閉回路，全部回路組成磁路級聯的構成方式。

3 節能分析與計算

閉式水泵永磁調速改造后，其節能效果如下：

輸入電壓（V） 運行電流 （A） 額定功率（KW） 功率因數 電機轉速n1（r/min） 水泵轉速n2（r/min） 電機功率（KW)改造前 6000 42.5 400 0.85 1480 1480 375改造后 6000 28.5 0.85 1480 1210 251 124 6000 22.8 0.85 1480 910 201 174

直接經濟效益：

按照改造后四種不同壓力下運行工況來看，以電流平均值25A，設備一年累計運行300天進行綜合計算。一年可省下電功率為△P=155×24×300=1116000KWH，按照廠用電成本每度電0.386元計算，每年節約電量消耗費用約為43.1萬元。本次技術改造投入費用58.7萬元，一年半左右即可回收成本。節電率可達百分之四十左右。

間接經濟效益：

1）電機采用軟驅動，消除了電動機驅動時對電網電壓的波動干擾。

2）減振。很大程度上削減了剛性聯軸器的震動擴大效應。安裝時的對中誤差可以最大達5mm，弱化了因對中不好造成的振動。大大節省了技術改造安裝調試時間。

3）因無機器剛性連接，使檢查和維修故障非常方便。

4）電機定子線圈溫度隨著電流的降低而大幅度下降，設備運行更穩定可靠，使用壽命得以提高。

4 結論

徐礦電廠將永磁調速設備加裝在閉式冷卻水泵的電機和水泵之間，通過技術改造解決安全生產、節能降耗的關鍵問題。重點論述了永磁耦合器解析計算和改進研究，通過各項數據的測試與統計做出節能分析，闡述了調速節能分析以及徐礦電廠技術改造設備運行參數，描述了改造后不同母管壓力下轉速、電流的大小，并與改造前的參數進行了比較與計算，直接經濟效益和間接經濟效益效果明顯。