永磁调速器在凝结水泵上的节能改造运用

点击量：2303   日期：2019-07-17

      永磁调速技术是一种创新型节能技术, 该技术采用稀土永磁材料利用非接触方式传递扭矩, 借助调节间隙实现对水泵的无级调速。永磁调速技术具有结构简单、环境适应性强、维护简单等特点。为此, 文章对永磁调速器在凝结水泵上的节能改造运用进行分析, 以求更好地发挥相关技术的优势。

      在凝结水泵应用期间电机节能的主要手段就是调速, 主要是通过调整电机的负载转速, 实现节能的目的。通常在系统流量以及压力等参数允许的条件下, 调速可以减少设备的负载功能, 达到节能的目的, 其是永磁调速器应用的核心所在。目前随着技术的不断创新和发展, 市场上的调速设备越来越多, 比较常见的有变频调速、液偶调速、串级调速等, 这些技术在节能方面是其优点, 同时也存在着一定的缺陷。那么永磁调速器在具体应用时又存在何种特点, 其又是如何帮助凝结水泵达到节能改造目的的呢?下面, 笔者将对相关情况进行详细分析。
      1 设备系统简介
      为更好地保证各项研究工作的有序进行, 本研究以某发电厂的2×600 MW超临界燃煤发电机组、汽轮机N600-24.2/566/566超临界、反动、凝气式汽轮机作为研究对象, 每个机组配置2台凝结水泵, 一台负责日常工作, 另外一台则留作备用。凝结水泵为立式筒型多级离心泵, 凝结水泵转速为额定转速运行, 水位控制由水位调节阀进行。
      2 永磁调速器与凝结水泵
      永磁调速器的永磁转子上镶有永磁体, 该设备与负载轴连接在一起, 而导磁转子则是导磁体盘的一部分, 该设备与电机轴连接在一起。所谓的调速技术之所以能够发挥节能的功效就是因为其并非是依靠电能或者是其他能源驱动, 而是依靠磁力进行驱动, 但是需要注意的是在设备运行期间, 电机与负载之间实际上是缺乏机械连接的, 磁力在此过程中应用的作用就在于其能够发挥减震、调速及过载保护的作用, 借助这些措施有效地提升了永磁磁力驱动的传动效率, 达到了节能的目的。在设备应用期间借助调节导磁盘与磁盘之间的气隙控制负载转速。
      由于电力市场自身运行所独有的特点, 机组自投产以来运行峰谷差一直都比较大, 即便是满负荷运行的时间也不是很长, 而且凝结水系统在经济性以及可靠性方面也存在着一定的不足, 比如说凝结水泵存在出口扬程比较高、节流损失严重等问题。同时, 凝结水泵低负荷效率比较低, 应用效果不佳。最后凝结水主调节阀节流差压大, 这使得设备在运行期间如果其负荷比较低可能会出现比较严重的振动, 针对该问题只有将主调节阀和副调节阀同时启动才能有效地缓解
      3 设备改造的性能特点
      凝结水泵应用期间, 为了有效提升系统运行的可靠性, 保证设备节能效果的顺利实施, 永磁调速器在凝结水泵上的改造其性能特点主要展现在以下几个方面:
      3.1 调速设备安装简单, 改造工作量低
      永磁调速器基本上都安装在电机与凝结水泵之间, 具体安装时, 为了保证安装效果, 发挥永磁调速器的作用, 工作人员都会将电机与电机支座等整体分开, 在成功安装永磁调速器之后, 再将二者连接在一起, 相应工作顺利实施之后及时地将相应的设备安装到凝结水泵之上。以上几项工作的开展具有操作简单方便、工作量小、施工周期短、安装难度低的优点。
      3.2 实现零负载启动, 电机寿命得以延长
      通常永磁电机成功启动之后, 电机负载就可以断开了, 零负载在此时启动, 而这种情况下电机的转速通常也比较快, 在某些情况下甚至可以达到全速。此时, 负载往往会平滑投入, 启动时间也将大幅缩短。外界因素对于启动所产生的冲击力小, 不会产生谐波, 这使设备在运行期间出现绕组、铁芯发热的情况也得到了有效的缓解, 设备可以处在一个相对比较平稳的工作状态, 设备管路压力平稳, 基本上很少出现暴增。相较于调速变频器来说, 永磁调速器是从零转速开始启动的, 但是其设备启动期间也需要注意其一直都处在加载的状态, 启动时间相对来说比较短, 因此电机通常都处在低转速的状态, 发热现象比较明显。
      3.3 设备转速调节平稳, 调速范围比较广
      永磁调速本身就存在电动执行器, 该执行器可以接收控制中心4～20 m A的控制信号, 同时还能结合接收信号的大小, 自主地调节凝结水泵转速。比如说WV-2500永磁调速器可以在20%～97%的流量范围内对凝结水泵进行无级调速, 在这种情况下设备的转速处于一种比较平稳的状态, 调速范围也比较广泛, 凝结水系统的多种负荷运行需求都能得到有效的满足。
      3.4 环境适应性强, 基本不会受到环境温度和湿度等因素的影响
      永磁调速器的工作范围比较广泛, 其环境适应能力比较强, 不论是在-50℃的极寒天气, 还是在温度高达80℃的非常温天气, 设备都能正常的工作。但是, 在设备运行期间, 变频调速装置的控制回路中的半导体元件通常要求环境温度在0℃～40℃左右, 相对湿度在60%～90%之间最为适宜, 因此为了更好地发挥设备的应用效果, 最好还是要为设备的使用提供专用的房间, 安装空调设备散热。
      3.5 机械性能与能量传递性能完好
      永磁调速技术所采用的基本上都是磁力连接、气息传递扭矩的方法, 系统在运行期间之所以会出现震动、冲击或者是噪音等问题, 通常都是由电机与水泵自身精度所引发的, 其与安装精度之间的联系并不是很大。在某些极限情况之下, 可以尝试降低振动80%, 这样做的主要目的就在于能够有效地减少机械能耗和设备不必要的磨损, 延长设备的使用寿命。同时该设备的轴对精准度所允许的差值也比较大, 在安装和维护的时候比较便捷。通常永磁调速安装正式完成之后, 电机侧、水泵侧的振动值都不是很大。凝结水泵在全速运行的时候, 永磁调速器的转差在3%左右, 效率高达97%, 与变频调速的效率基本一致, 但是相较于液耦调速节能装置来说, 其效率要高出10%。可以在50%以下的低转速长期运行, 这样不会出现发热的现象, 低速运行的性能比较好。
      3.6 纯机械设备, 可靠性大幅度提升
      永磁调速设备属于精密的纯机械设备, 采用的技术多为负载滑差调速技术。设备内部动能的获取基本上都不是依靠电能获取的, 因此电压对于设备的影响并不是很大, 其对于电网电压也不是十分的敏感, 原系统的可靠性不会受到任何影响。同时, 在设备运行时, 不同于调速变频器对电压敏感性和电力谐波的影响, 电压变化、电流变化、雷击浪涌等都可能会直接对变频电子设备的可靠性产生影响, 击穿变频器的绝缘, 导致控制器损坏, 谐波电流经常会因为功率因素补偿导致电容器烧毁, 甚至还会出现熔断器熔断、空气开关跳闸、线路过载等故障, 这些对于设备运行的可靠性产生了较大的不良影响。而这些问题在永磁调速器中则基本上不会发生。
      3.7 设备的维护费用低, 工作量小
      为了更好地发挥永磁调速器的效能, 还需要定期对设备进行维护, 维护的重点在轴承, 需要定期对轴承及相应的调速机构进行润滑。永磁调速系统的可靠性比较高, 在使用时基本上不会受到外界工况的影响, 而且其还能有效地降低振动, 机械运行期间故障发生率并不是很高, 所应用到的维修技术比较简单, 出现故障之后, 工作人员能够快速地对故障进行诊断, 检修时间相对比较短, 因此维修费用也大幅降低。
      4 结语
      随着技术的不断发展和进步, 对凝结水泵进行改造也是必然的, 如上文所述在凝结水泵上使用永磁调速器对其进行适当改造, 使设备能够更加平稳安全的运行, 设备转速控制情况更加理想, 系统在运行期间发生故障的机率相对比较小, 调速范围更加精准, 凝结水管道振动的问题在调速之后也不再出现, 设备不论是在能耗还是成本等方面节能效果都更加明显, 有助于企业取得更高的经济效益和社会效益。