永磁調(diào)速器在供水節(jié)能改造中的實(shí)際應(yīng)用

胡發(fā)全 康富沖

摘要：本文介紹永磁調(diào)速器在供水系統(tǒng)舊裝置節(jié)能改造的實(shí)際應(yīng)用。永磁調(diào)速器使電機(jī)與負(fù)載之間的扭矩傳輸不同于常規(guī)的硬機(jī)械連接方式，而是通過氣隙聯(lián)接的，通過調(diào)整氣隙或嚙合面大小實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)整。將水源裝置泵房1#離心清水泵原液力耦合器調(diào)速裝置改造為永磁調(diào)速器，提高水泵運(yùn)行效率，增加水源裝置供水穩(wěn)定性，達(dá)到節(jié)能的目的。

關(guān)鍵詞：永磁調(diào)速器;離心泵;節(jié)能

引言

動(dòng)力廠每日為公司提供新鮮水10-12萬噸，其中水源裝置日供水量在2-5萬噸之間，是負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)水量的裝置，因此每天開停水井?dāng)?shù)量變化很大。車間1#離心清水泵為機(jī)械調(diào)速，于1995年安裝，現(xiàn)在因?yàn)榧夹g(shù)過時(shí)，零件老化已無備件可換。為改善電機(jī)/負(fù)載運(yùn)行特性，提高設(shè)備使用壽命、節(jié)能降耗，在充分利用現(xiàn)有條件基礎(chǔ)上，開展了適合于水源車間1#泵調(diào)速及系統(tǒng)運(yùn)行要求的永磁調(diào)速器改造。永磁調(diào)速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠充分利用原液力耦合器的空間實(shí)施改造，達(dá)到綜合節(jié)能的作用，提高設(shè)備投運(yùn)率、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，降低維護(hù)成本。

1 永磁調(diào)速技術(shù)簡(jiǎn)述

1.1 現(xiàn)狀

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)大多企業(yè)使用液力耦合器或變頻器來對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵等離心設(shè)備進(jìn)行起動(dòng)和調(diào)速。液力耦合器屬機(jī)械調(diào)速，其調(diào)速范圍的局限性和設(shè)備自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，給生產(chǎn)帶來的問題比較多，特別是振動(dòng)和漏油污染的問題較為普遍，維護(hù)成本較高。變頻器調(diào)速，采用電力電子技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以有效根據(jù)實(shí)際工況來自動(dòng)控制，可以實(shí)現(xiàn)一定的節(jié)能效果，但是設(shè)備易產(chǎn)生諧波，而且比較“嬌貴”，對(duì)環(huán)境要求高、而且高壓環(huán)境下故障率高，可靠性差，需要專業(yè)人員維護(hù)，維護(hù)費(fèi)用高。

1.2 永磁調(diào)速器原理

永磁調(diào)速器使電機(jī)與負(fù)載之間的扭矩傳輸不同于常規(guī)的硬機(jī)械連接方式，而是通過氣隙聯(lián)接的，通過調(diào)整氣隙或嚙合面大小實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)整，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）非接觸傳遞扭矩，傳動(dòng)平穩(wěn)，減少系統(tǒng)振動(dòng)和噪聲。

（2）安裝簡(jiǎn)單，對(duì)中精度要求低，運(yùn)行維護(hù)成本低。

（3）可靠性高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)。

（4）對(duì)使用環(huán)境要求低，可安裝在高溫、低溫、潮濕、粉塵含量高等惡劣環(huán)境中。

（5） 可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的輕載啟動(dòng)，對(duì)負(fù)載的沖擊小;也可以實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。

1.3 永磁調(diào)速器節(jié)能分析

離心泵采用永磁調(diào)速器技術(shù)后，可以通過調(diào)節(jié)嚙合面積實(shí)現(xiàn)流量或壓力的連續(xù)控制，取代原系統(tǒng)中控制流量或壓力的閥門，在電機(jī)轉(zhuǎn)速不變情況下，調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速。同一臺(tái)葉片泵的流量（Q）、揚(yáng)程（H）、軸功率（N）、轉(zhuǎn)速（n）滿足比例律：（Q1/Q2）=（n1/n2）、（H1/H2）=（n1/n2）2、（N1/N2）=（n1/n2）3。具體性能見表1：

從上面公式及表格可以看出，當(dāng)輸出流量或壓力減少時(shí)，按照離心負(fù)載的相似定律，電機(jī)功率急劇下降，減少了能源需求，從而大大地節(jié)約了能源。

2 永磁調(diào)速器的實(shí)際應(yīng)用

本次改造，保持原電機(jī)和水泵位置不變，拆除原機(jī)械調(diào)速器，利用原調(diào)速器位置安裝新的永磁調(diào)速器。從拆除舊調(diào)速器開始到調(diào)試運(yùn)行成功共計(jì)22天，具有占地面積小、安裝簡(jiǎn)單、施工速度快的優(yōu)點(diǎn)。

1#機(jī)組永磁調(diào)速器正式投入運(yùn)行后，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行考核，機(jī)組生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能效果明顯，各項(xiàng)指標(biāo)滿足生產(chǎn)需要，達(dá)到了改造項(xiàng)目的目的，具體考核指標(biāo)如下：

（1）節(jié)電率

分別選取3#泵、6#泵同時(shí)運(yùn)行和3#泵、1#泵同時(shí)運(yùn)行時(shí)，流量相同且3#泵工況保持不變的情況下的運(yùn)行數(shù)據(jù)。6#泵與1#泵水泵及電機(jī)型號(hào)相同，將6#泵和1#泵電流進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算節(jié)電率。改成永磁調(diào)速器以后，平均節(jié)電率為42.8%，最大節(jié)電率能達(dá)到50%，節(jié)能效果明顯。

（2）滿載效率

改造前1#泵滿載運(yùn)行時(shí)流量為1210t/h;改造后1#泵滿載運(yùn)行時(shí)流量為1180t/h。滿載效率=1180/1210=97.5%。

（3）噪音

在額定轉(zhuǎn)速的條件下，無尖銳噪音。

（4）振值

最大振速值如表2所示，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB10889-89振動(dòng)烈度<2.8mm/s，遠(yuǎn)小于改造前設(shè)備的振動(dòng)值。改造后，電機(jī)與泵之間無直接機(jī)械聯(lián)結(jié)，能夠有效隔離電機(jī)與負(fù)載間的振動(dòng)，延長(zhǎng)電機(jī)軸承的使用壽命。

（5）實(shí)現(xiàn)空載啟動(dòng)和過載保護(hù)。采用永磁調(diào)速改造后，電機(jī)啟動(dòng)電流小，相當(dāng)于電機(jī)空載啟動(dòng)，可以有效的降低啟動(dòng)電流對(duì)電機(jī)的沖擊。

3 結(jié)論

永磁調(diào)速技術(shù)在動(dòng)力廠水源車間1#機(jī)組應(yīng)用上，體現(xiàn)出投資少、占地面積小、安裝簡(jiǎn)單、便于操作和節(jié)能效果顯著的特點(diǎn)。本次改造所取得的經(jīng)驗(yàn)、成果為大批其它同類運(yùn)行工況的泵組改造，提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。通過實(shí)踐證明，該技術(shù)既可增加整個(gè)系統(tǒng)安全可靠性，又可推動(dòng)企業(yè)節(jié)能環(huán)保發(fā)展進(jìn)程，既能給公司帶來明顯經(jīng)濟(jì)收益，又能推動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展，因此安裝永磁調(diào)速器對(duì)水泵具有較強(qiáng)的可適用性。

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