永磁調速器在凝結水泵上的節(jié)能改造運用

點擊量：2255   日期：2019-07-17

      永磁調速技術是一種創(chuàng)新型節(jié)能技術, 該技術采用稀土永磁材料利用非接觸方式傳遞扭矩, 借助調節(jié)間隙實現(xiàn)對水泵的無級調速。永磁調速技術具有結構簡單、環(huán)境適應性強、維護簡單等特點。為此, 文章對永磁調速器在凝結水泵上的節(jié)能改造運用進行分析, 以求更好地發(fā)揮相關技術的優(yōu)勢。

      在凝結水泵應用期間電機節(jié)能的主要手段就是調速, 主要是通過調整電機的負載轉速, 實現(xiàn)節(jié)能的目的。通常在系統(tǒng)流量以及壓力等參數(shù)允許的條件下, 調速可以減少設備的負載功能, 達到節(jié)能的目的, 其是永磁調速器應用的核心所在。目前隨著技術的不斷創(chuàng)新和發(fā)展, 市場上的調速設備越來越多, 比較常見的有變頻調速、液偶調速、串級調速等, 這些技術在節(jié)能方面是其優(yōu)點, 同時也存在著一定的缺陷。那么永磁調速器在具體應用時又存在何種特點, 其又是如何幫助凝結水泵達到節(jié)能改造目的的呢?下面, 筆者將對相關情況進行詳細分析。
      1 設備系統(tǒng)簡介
      為更好地保證各項研究工作的有序進行, 本研究以某發(fā)電廠的2×600 MW超臨界燃煤發(fā)電機組、汽輪機N600-24.2/566/566超臨界、反動、凝氣式汽輪機作為研究對象, 每個機組配置2臺凝結水泵, 一臺負責日常工作, 另外一臺則留作備用。凝結水泵為立式筒型多級離心泵, 凝結水泵轉速為額定轉速運行, 水位控制由水位調節(jié)閥進行。
      2 永磁調速器與凝結水泵
      永磁調速器的永磁轉子上鑲有永磁體, 該設備與負載軸連接在一起, 而導磁轉子則是導磁體盤的一部分, 該設備與電機軸連接在一起。所謂的調速技術之所以能夠發(fā)揮節(jié)能的功效就是因為其并非是依靠電能或者是其他能源驅動, 而是依靠磁力進行驅動, 但是需要注意的是在設備運行期間, 電機與負載之間實際上是缺乏機械連接的, 磁力在此過程中應用的作用就在于其能夠發(fā)揮減震、調速及過載保護的作用, 借助這些措施有效地提升了永磁磁力驅動的傳動效率, 達到了節(jié)能的目的。在設備應用期間借助調節(jié)導磁盤與磁盤之間的氣隙控制負載轉速。
      由于電力市場自身運行所獨有的特點, 機組自投產(chǎn)以來運行峰谷差一直都比較大, 即便是滿負荷運行的時間也不是很長, 而且凝結水系統(tǒng)在經(jīng)濟性以及可靠性方面也存在著一定的不足, 比如說凝結水泵存在出口揚程比較高、節(jié)流損失嚴重等問題。同時, 凝結水泵低負荷效率比較低, 應用效果不佳。最后凝結水主調節(jié)閥節(jié)流差壓大, 這使得設備在運行期間如果其負荷比較低可能會出現(xiàn)比較嚴重的振動, 針對該問題只有將主調節(jié)閥和副調節(jié)閥同時啟動才能有效地緩解
      3 設備改造的性能特點
      凝結水泵應用期間, 為了有效提升系統(tǒng)運行的可靠性, 保證設備節(jié)能效果的順利實施, 永磁調速器在凝結水泵上的改造其性能特點主要展現(xiàn)在以下幾個方面:
      3.1 調速設備安裝簡單, 改造工作量低
      永磁調速器基本上都安裝在電機與凝結水泵之間, 具體安裝時, 為了保證安裝效果, 發(fā)揮永磁調速器的作用, 工作人員都會將電機與電機支座等整體分開, 在成功安裝永磁調速器之后, 再將二者連接在一起, 相應工作順利實施之后及時地將相應的設備安裝到凝結水泵之上。以上幾項工作的開展具有操作簡單方便、工作量小、施工周期短、安裝難度低的優(yōu)點。
      3.2 實現(xiàn)零負載啟動, 電機壽命得以延長
      通常永磁電機成功啟動之后, 電機負載就可以斷開了, 零負載在此時啟動, 而這種情況下電機的轉速通常也比較快, 在某些情況下甚至可以達到全速。此時, 負載往往會平滑投入, 啟動時間也將大幅縮短。外界因素對于啟動所產(chǎn)生的沖擊力小, 不會產(chǎn)生諧波, 這使設備在運行期間出現(xiàn)繞組、鐵芯發(fā)熱的情況也得到了有效的緩解, 設備可以處在一個相對比較平穩(wěn)的工作狀態(tài), 設備管路壓力平穩(wěn), 基本上很少出現(xiàn)暴增。相較于調速變頻器來說, 永磁調速器是從零轉速開始啟動的, 但是其設備啟動期間也需要注意其一直都處在加載的狀態(tài), 啟動時間相對來說比較短, 因此電機通常都處在低轉速的狀態(tài), 發(fā)熱現(xiàn)象比較明顯。
      3.3 設備轉速調節(jié)平穩(wěn), 調速范圍比較廣
      永磁調速本身就存在電動執(zhí)行器, 該執(zhí)行器可以接收控制中心4～20 m A的控制信號, 同時還能結合接收信號的大小, 自主地調節(jié)凝結水泵轉速。比如說WV-2500永磁調速器可以在20%～97%的流量范圍內(nèi)對凝結水泵進行無級調速, 在這種情況下設備的轉速處于一種比較平穩(wěn)的狀態(tài), 調速范圍也比較廣泛, 凝結水系統(tǒng)的多種負荷運行需求都能得到有效的滿足。
      3.4 環(huán)境適應性強, 基本不會受到環(huán)境溫度和濕度等因素的影響
      永磁調速器的工作范圍比較廣泛, 其環(huán)境適應能力比較強, 不論是在-50℃的極寒天氣, 還是在溫度高達80℃的非常溫天氣, 設備都能正常的工作。但是, 在設備運行期間, 變頻調速裝置的控制回路中的半導體元件通常要求環(huán)境溫度在0℃～40℃左右, 相對濕度在60%～90%之間最為適宜, 因此為了更好地發(fā)揮設備的應用效果, 最好還是要為設備的使用提供專用的房間, 安裝空調設備散熱。
      3.5 機械性能與能量傳遞性能完好
      永磁調速技術所采用的基本上都是磁力連接、氣息傳遞扭矩的方法, 系統(tǒng)在運行期間之所以會出現(xiàn)震動、沖擊或者是噪音等問題, 通常都是由電機與水泵自身精度所引發(fā)的, 其與安裝精度之間的聯(lián)系并不是很大。在某些極限情況之下, 可以嘗試降低振動80%, 這樣做的主要目的就在于能夠有效地減少機械能耗和設備不必要的磨損, 延長設備的使用壽命。同時該設備的軸對精準度所允許的差值也比較大, 在安裝和維護的時候比較便捷。通常永磁調速安裝正式完成之后, 電機側、水泵側的振動值都不是很大。凝結水泵在全速運行的時候, 永磁調速器的轉差在3%左右, 效率高達97%, 與變頻調速的效率基本一致, 但是相較于液耦調速節(jié)能裝置來說, 其效率要高出10%。可以在50%以下的低轉速長期運行, 這樣不會出現(xiàn)發(fā)熱的現(xiàn)象, 低速運行的性能比較好。
      3.6 純機械設備, 可靠性大幅度提升
      永磁調速設備屬于精密的純機械設備, 采用的技術多為負載滑差調速技術。設備內(nèi)部動能的獲取基本上都不是依靠電能獲取的, 因此電壓對于設備的影響并不是很大, 其對于電網(wǎng)電壓也不是十分的敏感, 原系統(tǒng)的可靠性不會受到任何影響。同時, 在設備運行時, 不同于調速變頻器對電壓敏感性和電力諧波的影響, 電壓變化、電流變化、雷擊浪涌等都可能會直接對變頻電子設備的可靠性產(chǎn)生影響, 擊穿變頻器的絕緣, 導致控制器損壞, 諧波電流經(jīng)常會因為功率因素補償導致電容器燒毀, 甚至還會出現(xiàn)熔斷器熔斷、空氣開關跳閘、線路過載等故障, 這些對于設備運行的可靠性產(chǎn)生了較大的不良影響。而這些問題在永磁調速器中則基本上不會發(fā)生。
      3.7 設備的維護費用低, 工作量小
      為了更好地發(fā)揮永磁調速器的效能, 還需要定期對設備進行維護, 維護的重點在軸承, 需要定期對軸承及相應的調速機構進行潤滑。永磁調速系統(tǒng)的可靠性比較高, 在使用時基本上不會受到外界工況的影響, 而且其還能有效地降低振動, 機械運行期間故障發(fā)生率并不是很高, 所應用到的維修技術比較簡單, 出現(xiàn)故障之后, 工作人員能夠快速地對故障進行診斷, 檢修時間相對比較短, 因此維修費用也大幅降低。
      4 結語
      隨著技術的不斷發(fā)展和進步, 對凝結水泵進行改造也是必然的, 如上文所述在凝結水泵上使用永磁調速器對其進行適當改造, 使設備能夠更加平穩(wěn)安全的運行, 設備轉速控制情況更加理想, 系統(tǒng)在運行期間發(fā)生故障的機率相對比較小, 調速范圍更加精準, 凝結水管道振動的問題在調速之后也不再出現(xiàn), 設備不論是在能耗還是成本等方面節(jié)能效果都更加明顯, 有助于企業(yè)取得更高的經(jīng)濟效益和社會效益。