科 技·TECHNOLOGY
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文_吴伟良 浙江德创环保科技股份有限公司
摘要：以A自备电厂脱硫系统循环泵为根据，提出了加装永磁调速装置，以实现节能降耗；通过将永磁调速装置与变频调速装置比较，确定改造思路，且提供了永磁调速装置改造方案。
关键词：节能降耗；调速装置；循环泵
Discussion on Energy Saving Transformation of Adjustable Coupler
of Absorber Circulating Pump
WU Wei-liang
喷淋吸收塔[ Abstract ] Based on the circulating pump of desulfurization system in the self provided power plant A, it is proposed to install adjustable permanent magnetic coupler to realize energy saving and consumpti
on reduction; by the comparing adjustable permanent magnetic coupler with the frequency conversion speed regulating device, the transformation scheme of the adjustable permanent magnetic coupler is provided.
[ Key words ] energy saving and consumption reduction;Adjustable coupler;circulating pump
1 项目概述
1.1 项目背景
燃煤机组中的各类风机、泵类、压缩机等用电量约占厂用电的70%～75%。部分风机和泵类电机的负载随机组负荷和季节变动，实际运行所需功率远小于电机输出功率，运行时常采用风门调节和阀门节流，造成了很大的管网损耗和能源浪费。 1.2 现有情况
A自备电厂烟气脱硫工艺现采用石灰石－石膏湿法脱硫，吸收塔设四层浆液喷淋层，分别对应一台浆液循环泵，现浆液循环泵采用的是通过在不同工况条件的运行经验中寻求最佳浆液循环泵组合方式来实现，但存在着以下问题：①脱硫塔由多台循环泵组成，均采用工频电机运行，运行过程中，存在能耗较大的现状。②循环泵系统对吸收塔L/G比的调节不连续且与最佳L/G比偏差较大。③启停循环泵对吸
收塔浆液的pH值会产生较大的波动，不利于吸收塔内SO
2
的吸收反应速率。④在机组负荷快速波动的工况条件下，切换浆液循环泵组合方式的调整
时间偏长，对稳定控制SO
2
排放的难度较大。
目前需对吸收塔循环泵进行调速节能装置改造，其相关参数见表1、表2所示。
额定电流（A）57
额定电压（V）6000
功率（kW）450
转速（rpm）745
实际电流（A）47.1
年运行时间（h）8000
泵流量(m3/h)5000
额定扬程(m)191.3 总体目标
针对上述问题，计划对吸收塔循环泵进行调速装置改造，完成改造后，在满足工况应用要求前提下，循环泵实际转速不超过额定转速的80%工况下，实现单台循环泵节电率均值不低于21%。
1.4 预期成效
1.4.1 经济效益分析
改造前功率因数0.8，实际有功功率1.732×U×I×cosφ≈391.6k W，根据具体应用工况，年运行时间8000h，电价0.38元/k W，通过改造可实现节约电费约25万元/a。
1.4.2 社会效益分析
在节能基础上实现了恶劣工况（易燃、易爆、粉尘、腐蚀和潮湿等）高电压机组可靠稳定无级调速运
行，达到实时调节浆液循环泵运行负荷和大幅降低能耗。无谐波产生、无漏液和无磁场泄漏辐射等，实现安全作业、环保生产。带缓冲的软启动，减少电机的冲击电流，延长电机、泵及电网等设备使用寿命。柔性非接触式传递扭矩，隔离设备振动和降低运行噪音。机械特性可靠性高，运行和维护简单、成本低。
1.5 项目总投资预算和投资回报周期
现对吸收塔循环泵进行永磁调速装置改造，年运行时间8000h，循环泵改造后节约电费25万元/a，该项目总投资72万元，投资回报周期低于3a。
2 技术分析
2.1 永磁调速装置技术简介
永磁调速装置通过改变磁场啮合面积大小，导致传递扭矩的改变，从而实现调速节能。它是专门针对泵、风机、皮带机、破碎机、磨煤机等负载的适用技术。除了节能之外，还能解决设备的对中问题、振动问题、软启动问题，具有过载保护及调速功能。
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2.2 永磁调速装置构成
永磁调速装置的结构（图1）主要有3部分组成：①导体转子（材质为铜），与电机轴连接。②磁体转子（材质为稀土永磁），与负载轴连接。③调节机构：调整永磁转子与导体转子之间啮合面积的机构。 图1 永磁调速装置结构简图
2.3 永磁调速装置与变频调速装置比较
2.3.1 隔振和柔性传动
变频调速时，电机轴和水泵轴需要通过联轴器硬件联接，需要较高的对中度和较高强度减震材料，如果对中不好必然引起设备运行振动加大，影响设备运行的稳定性、可靠性和使用寿命；永磁调速装置电机轴和泵轴分别安装导体和永磁转子，二者无硬件联接，完全靠磁场传递扭矩，为柔性传动，解决了对中误差和大幅度降低振动和磨损。
2.3.2 无谐波和电子干扰
变频调速时，通过调整电动机工作频率，实现电动机的输出转速调节，但需要可控硅改变工作电压，必然产生谐波污染，会干扰周边的电子元器件的稳定工作，容易造成相关或其它电子设备出现故障。
2.3.3 环境适应性强
变频器由多组IGBT模块组合，发热较大，自身容易老化，也容易受环境粉尘、潮湿、高温等因素干扰产生故障停机或跳泵；同时当电动机负载发生非故障过载时，也极易跳泵、停机，严重影响生产。永磁调速装置为机械调速结构，无需无尘、恒温恒湿的工作环境，能适应各种恶劣工况下工作，发生堵转时可以自动完全脱开，大幅提高运行可靠性、降低设备故障率。2.3.4 退磁和消磁的保障
一般情况下，永磁调速装置正常运行的前提下，永磁铁时不会发生消磁现象的。在正常使用条件下，永磁调速装置本体使用寿命大于30a。
通过外接水冷却系统，可有效减少导体转子因磁场感应产生涡流造成的温度上升，导体转子表面温度一般控制在60℃以内，远远低于磁体的消磁居里点，可靠性更高。额定转速65%～70%的情况下，导体转子系统发热量达到极限值，此时永磁体系统表面温度60℃以下，永磁转子基本都处于安全稳定的工作温度范围内。
如果冷却水系统发生异常故障，导致永磁导体转子冷却水量不足或丢失，可通过主机进水口流量传感器流量报警值或压差传感器或回水口温度传感器等及时发现。如果进水流量过低或压差较大或回水温度超过85℃，系统均可以及时将导体转子与永磁转子完全脱开，使导体转子脱开空载运行，保护系统的可靠性，避免较长时间的空气对流造成的磁场消磁。
2.3.5 导体转子与永磁转子之间的碰擦保障措施
导体转子与永磁转子之间的气隙宽度为4～5mm，两转子的定位依靠双方支点的轴承座固定和限位的，两转子的环缝气隙可允许的安装误差为±0.5mm。两转子运行过程中主要承受径向力和微弱的轴向力，通过外接的电动执行器来调节两转子的轴向距离，本身在调节结构内部也设有机械限位结构，保证了两个转子的径向和轴向的可靠性，杜绝了碰擦现象的发生。
3 永磁调速装置改造方案
本改造项目具体改造方案及要求如下：①循环电机后移，重新制作混凝土基础及二次灌浆地脚螺栓。②调整底座高度，保证电机、永磁调速装置基础与循环泵中心高度尺寸一致，以满足最终安装要求。
施工步骤如下：①拆除联轴器连接螺栓，拆除电机/减速机联轴器、拆除电机电缆。②按电机说明书吊装电机至安全区域，吊装永磁设备至安全区域。③刨除电机尾部基础，按基础图施工，重新折筋制作新基础。在原电机安装部位的钢梁切割开来，并切除表层部分混凝土基础，适配永磁底座和设备中心高度。④分别将永磁主机和电机对位，开地脚孔，分别根据电机底座和永磁底座的底脚安装孔位定位地脚螺栓，并完成地脚螺栓二次灌浆。⑤分别安装永磁调速装置和电机，分别做好循环泵/永磁主机联轴器和永磁主机/电机联轴套的对中安装，螺栓组连接固定，确保安全、牢靠。⑥安装执行器、控制箱及相关配件，接好电机电缆等。
4 结语
永磁调速装置在保证稳定运行条件下，能极好地承担循环泵节能降耗的作用。其相比变频调速而言，具备一定的优势，且永磁调速装置施工较为简单，具有广泛的应用前景。
参考文献
[1]张晗，李忠国，贾树研.火力发电厂的节能降耗的途径和措施[J].城市建设理论研究（电子版）,2014,(22):3843-3844.
[2]胡贤矿.火电厂电气节能降耗问题及措施研究[J].电力系统装备，2019，(23):76-77.
[3]刘威.变频调速与永磁调速性能比较[J].丝路视野,2017，(27):147-147.作者简介
吴伟良（1991-），男，工学学士，工程师。
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