煉鋼廠除塵泵節(jié)能改造研究

何婷

摘 要：鋼廠除塵泵改造研究能夠起到節(jié)約用電、環(huán)保節(jié)能的作用。本文簡(jiǎn)要分析了永磁調(diào)速器的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并從耗能計(jì)算入手，對(duì)某鋼廠的除塵泵進(jìn)行了改造分析。最后，通過計(jì)算驗(yàn)證了該永磁調(diào)速器改造方案的實(shí)用性，希望能夠?qū)︿搹S除塵泵研究提供幫助。

關(guān)鍵詞：煉鋼廠;除塵泵;節(jié)能改造

中圖分類號(hào)：TF758 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）02-0047-02

The Brief Analysis of Energy Saving Reform of?Dust Removal Pump in Steel Plant

Abstract： The research on the renovation of the dust removal pump of the steel mill can save electricity， protecte the environment and save energy. This paper briefly analyzed the working principle and structural characteristics of the permanent magnet governor， and started from the calculation of energy consumption. Finally， the practicability of the modification scheme of the permanent magnet governor was verified by calculation， and it was hoped that it will be helpful to the research of dust removal pump in steel works.

Keywords： steel mills;dust pump;energy saving

1 除塵泵中永磁調(diào)速概述

1.1 永磁調(diào)速器結(jié)構(gòu)

永磁調(diào)速器主要由永磁轉(zhuǎn)子、導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子、氣隙執(zhí)行機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)軸連接殼與緊縮盤等構(gòu)成。其中，永磁轉(zhuǎn)子中帶有永久磁鐵（強(qiáng)稀土磁鐵）的鋁板安裝在負(fù)載軸上;導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子利用磁化盤（銅或鋁）連接到電機(jī)軸;氣隙執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一種調(diào)整磁盤與引導(dǎo)磁盤之間氣隙的構(gòu)件;轉(zhuǎn)軸連接殼與緊縮盤則分別連接至電動(dòng)機(jī)與負(fù)載軸上。

1.2 永磁調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)

①永磁調(diào)速可以進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)負(fù)載，實(shí)現(xiàn)過程控制，響應(yīng)速度快。

②啟動(dòng)電流沖擊較小時(shí)，PMD啟動(dòng)會(huì)將氣隙調(diào)整到最大，實(shí)現(xiàn)空載啟動(dòng)，減少電機(jī)啟動(dòng)電流所需時(shí)間。

③由于PMD永磁體速度調(diào)節(jié)為非機(jī)械連接速度控制裝置，因此泵和電動(dòng)機(jī)沒有機(jī)械硬連接，并且完全通過空氣間隙傳遞扭矩，具有隔離振動(dòng)傳遞和減少振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。振動(dòng)能力最高可達(dá)80%。

④永磁調(diào)速可靠性高、維護(hù)少，相關(guān)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障率低且維護(hù)成本低。

⑤PMD永磁調(diào)速使用壽命可達(dá)30年。另外，通過調(diào)節(jié)負(fù)載速度，能夠有效提高除塵泵工作效率，降低管路損耗，降低電機(jī)負(fù)載，節(jié)能效果明顯。

⑥永磁調(diào)速能夠適應(yīng)各種惡劣工作環(huán)境，如電網(wǎng)電壓波動(dòng)大、諧波含量高、高溫、高粉塵以及低溫等環(huán)境。由于永磁調(diào)速采取非接觸式機(jī)械耦合，所以無(wú)諧波干擾。

2 某煉鋼廠除塵泵節(jié)能改造分析

2.1 某煉鋼廠永磁調(diào)速改造系統(tǒng)耗能情況

流量Q與軸功率P、壓力H的關(guān)系如式（1）所示，離心式負(fù)載特征曲線如圖1所示。

[P∝Q×H] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速由[n1]向[n2]變化時(shí)，[H]、[P]、[Q]以及轉(zhuǎn)速的關(guān)系如式（2）～式（4）所示。

[Q2=Q1×n2n1] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

[H2=H1×n2n12] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3）

[P2=P1×n2n13] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （4）

可以看出，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的流量[Q]和轉(zhuǎn)速[n]成明顯比例時(shí)，風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方也是成比例的。此時(shí)，所需的軸功率[P]與該轉(zhuǎn)子的三次方成比例。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)需要80%額定流量時(shí)，可將電機(jī)速度調(diào)節(jié)到額定速度的80%，此時(shí)系統(tǒng)的壓力僅為66%，同時(shí)所需功率僅為原來(lái)功率值的51.5%。

根據(jù)風(fēng)機(jī)運(yùn)行曲線分析，當(dāng)采用永磁調(diào)速后，其節(jié)能效果如圖2所示。

由圖2可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所需的流量從[Q1]減少到[Q2]時(shí)，進(jìn)行閥門調(diào)節(jié)，管網(wǎng)阻力將隨著流量減小而增加。此時(shí)，管網(wǎng)特性曲線將會(huì)向上移動(dòng)，同時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)將從A點(diǎn)變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)B點(diǎn)。通過研究發(fā)現(xiàn)，所需軸功率[P2]與面積[H2×Q2]是成正比的。采用永磁調(diào)速后，當(dāng)風(fēng)機(jī)速度從[n1]點(diǎn)下降到[n2]點(diǎn)時(shí)，管網(wǎng)特性不會(huì)隨著速度降低而發(fā)生改變;當(dāng)風(fēng)機(jī)特性曲線向下移動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)點(diǎn)將會(huì)從A點(diǎn)迅速移動(dòng)到C點(diǎn)，此時(shí)所需軸功率[P3]與面積[HB×Q2]成正比。

研究發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際操作過程中，在滿足流量時(shí)，除了考慮系統(tǒng)調(diào)整有效空間外，還需考慮系統(tǒng)的壓力變化。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，采用離心式風(fēng)機(jī)負(fù)載時(shí)，若采用永磁調(diào)速，節(jié)能效果可達(dá)20%～50%。

2.2 永磁調(diào)速器改造方案介紹

為了更好地滿足現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行和節(jié)能需要，電機(jī)與負(fù)載之間的耦合改造為永磁調(diào)速器，并通過DCS或PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制;機(jī)務(wù)部分改造需要配合現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)圖;熱控制部分各增加3個(gè)軸承溫度元件，并添加相應(yīng)的電氣控制線。

電氣部件的改造，除了公司提供的安裝圖紙和安裝要求外，還安裝了永磁式調(diào)速器，同時(shí)DCS或PLC系統(tǒng)也需要進(jìn)行相應(yīng)的系統(tǒng)編程和設(shè)置。具體地，設(shè)置監(jiān)測(cè)位置和監(jiān)測(cè)點(diǎn)，總共有3個(gè)軸承溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)軸承溫度監(jiān)測(cè)、顯示、告警和停機(jī)功能;各監(jiān)測(cè)點(diǎn)要設(shè)置參數(shù)值;不同檢測(cè)點(diǎn)還要設(shè)置詳細(xì)要求。詳細(xì)要求如下。①當(dāng)一號(hào)軸承監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度超過75℃時(shí)，DCS或PLC控制蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音，技術(shù)人員檢查并消除現(xiàn)場(chǎng)故障;當(dāng)溫度超過95℃時(shí)，DCS或PLC控制蜂鳴器報(bào)警，報(bào)警燈閃爍，立即停止檢查。②當(dāng)二號(hào)軸承溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度超過75℃時(shí)，DCS或PLC控制蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音，技術(shù)人員檢查并消除現(xiàn)場(chǎng)故障;當(dāng)溫度超過95℃時(shí)，DCS或PLC控制蜂鳴器報(bào)警，報(bào)警燈閃爍，立即停止檢查。③當(dāng)三號(hào)軸承溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度超過75℃時(shí)，DCS或PLC控制蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音，技術(shù)人員檢查并消除現(xiàn)場(chǎng)故障;當(dāng)溫度超過95℃時(shí)，DCS或PLC控制蜂鳴器報(bào)警，報(bào)警燈閃爍，立即停止檢查。

改造后年節(jié)電費(fèi)為：

（976 609kW·h-675 975.8kW·h）×0.55元=16.53萬(wàn)元（5）

3 結(jié)語(yǔ)

鋼廠的除塵泵改造能夠節(jié)約用電，起到環(huán)保節(jié)能的作用。在除塵泵的節(jié)能改造中，最有效的措施是改造永磁調(diào)速器，因此如何對(duì)鋼廠永磁調(diào)速器改造變得十分重要。本文簡(jiǎn)要分析永磁調(diào)速器的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過計(jì)算驗(yàn)證了永磁調(diào)速器改造的有效性，對(duì)鋼廠除塵泵的研究具有參考價(jià)值。

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