1 灰漿泵系統簡(jiǎn)介
中石化某熱電廠(chǎng)的除灰系統分為干除灰和水力除灰兩種方式。水力除灰系統有三臺離心灰漿泵, 系統布置如圖1所示。其中：1#，3#灰漿泵配置相同，電機型號：JS136-4；功率：220kW；供電電壓：6kV；額定輸出轉速：1480rpm；渣漿泵型號：ZM150-H-95；額定流量：290m3/h。2#灰漿泵，電機型號：JS148-6/310；功率：310kW；供電電壓：6kV；額定輸出轉速：987rpm；渣漿泵型號：150Z-95。
灰漿泵系統原設計采用兩投一備運行方式。干出灰系統投用后采用一投一備運行方式,實(shí)際運行中存在以下問(wèn)題：
 灰漿池進(jìn)出灰漿量嚴重不平衡，通過(guò)人工觀(guān)察決定開(kāi)停電機，導致高壓電機啟停頻繁，系統故障率高。
 灰漿泵系統自動(dòng)化程度低，運行可靠性低。
 往灰漿池中注入回水，浪費電能和水資源。
 現場(chǎng)環(huán)境惡劣，濕度大，粉塵含量高。
 灰渣泵磨損大，曾發(fā)生過(guò)堵轉事故。
 現場(chǎng)空間狹小，不適宜采用高壓變頻器。
通過(guò)反復論證，最后放棄高壓變頻器而采用南京艾凌節能公司提供的永磁調速器對該灰漿泵系統進(jìn)行技術(shù)改造。|||
2 永磁調速技術(shù)原理
永磁調速器的結構如圖2所示，主要由兩部分組成，一部分是安裝在負載側的磁轉子，另一部分安裝在動(dòng)力機側的銅轉子，銅轉子與動(dòng)力機轉速一致，在運行過(guò)程中保持不變。其工作原理如圖3所示，銅轉子和磁轉子可以自由地獨立旋轉，當銅轉子旋轉時(shí)，銅轉子與磁轉子產(chǎn)生相對運動(dòng)，交變磁場(chǎng)通過(guò)氣隙在銅轉子上產(chǎn)生渦流，同時(shí)渦流產(chǎn)生感應磁場(chǎng)與永磁場(chǎng)相互作用，從而帶動(dòng)磁轉子沿著(zhù)與銅轉子相同的方向旋轉，結果是在負載側輸出軸上產(chǎn)生扭矩，從而帶動(dòng)負載做旋轉運動(dòng)。通過(guò)調節永磁體和銅導體之間的氣隙就可以控制傳遞扭矩的大小，從而獲得可調整的、可控制的、可以重復的負載轉速，實(shí)現負載轉速的調節。|||
3 永磁調速器與高壓變頻器的比較
高壓變頻器采用復雜的電路拓撲將數以萬(wàn)計的電力電子元器件串并聯(lián)，實(shí)現對高壓電機的輸入頻率和輸入電壓改變從而實(shí)現電機的轉速變化，屬于電氣調速。而永磁調速器采用高強度的磁轉子與銅轉子相互作用，實(shí)現電機與負載沒(méi)有機械聯(lián)結，通過(guò)調節氣隙的大小實(shí)現負載調速，電機轉速不變，負載調速，屬于機械調速。參考表1。
序號 內容 高壓變頻器 永磁調速器
1 基本原理 電氣調速 機械調速
2 可靠性 低 高
3 是否環(huán)保 否（污染電網(wǎng)、產(chǎn)生電磁輻射） 是（不污染電網(wǎng)、不產(chǎn)生電磁輻射）
4 使用壽命 短（5-10年） 長(cháng)（10-20年）
5 節能效果 高 與變頻相當
6 環(huán)境要求 高
（溫度、濕度、粉塵要求高） 低
（可適合各種惡劣環(huán)境）
5 維護 要求高費用貴。
即使某個(gè)器件故障都將更換整個(gè)功率單元 免維護
6 隔振效果 不隔振 隔振好
7 易損件 電力電容等 無(wú)
8 結構 復雜 簡(jiǎn)單
9 體積 大 小
10 電機散熱 變差，需要強制散熱 散熱沒(méi)有影響
表1 高壓變頻器與永磁調速器比較|||
4 永磁調速改造實(shí)施
對1�；覞{泵永磁調速改造現場(chǎng)照片見(jiàn)圖4，工藝布置圖見(jiàn)圖5。永磁調速器安裝在電機和泵軸端之間，伺服機接受控制系統根據漿池水位發(fā)出的指令，調節永磁調速器的磁轉子與銅轉子之間的氣隙大小，實(shí)現對泵軸轉速進(jìn)行調節。

圖4 灰漿泵永磁調速應用現場(chǎng)|||
5 改造效果及分析
 灰漿泵系統通過(guò)永磁調速改造達到了預期的目的，已通過(guò)了11個(gè)月的0故障穩定運行。
5.1解決了灰漿池中灰漿量進(jìn)出不平衡問(wèn)題
改造后系統可以根據灰漿量的大小，自動(dòng)調整轉速。實(shí)現灰漿的進(jìn)出自動(dòng)平衡，不需要人為干預，避免對高壓電機進(jìn)行頻繁啟停，延長(cháng)電機、灰漿泵以及高壓開(kāi)關(guān)的壽命，同時(shí)將顯著(zhù)地延長(cháng)了軸承和密封件的壽命。
5.2節能數據及分析
根據系統工況進(jìn)行灰漿泵的轉速調整，節約了大量的電能。表2是1#灰漿泵調速運行時(shí)，電機電流實(shí)測數值，圖6是節電率和轉速比之間的關(guān)系圖。由表2和圖6可以看出，采用永磁調速器后能否節能與調節的空間有關(guān)系，當灰漿泵的轉速為滿(mǎn)轉速的48%（720rpm）時(shí)，電機電流為6.5A，節電率為71.7%，而當灰漿泵的轉速為滿(mǎn)轉速的96%（1440rpm）時(shí)，節電率僅為6.5%。據現場(chǎng)運行統計：灰漿泵轉速在900rpm左右的時(shí)間約占15%；1200rpm左右的時(shí)間約占40%；1300rpm左右的時(shí)間約占35%；1440rpm左右的時(shí)間約占10%。由此可計算出節電率如下：
節電率=58.7%×15%+32.6%×40%+23.9%×35%+6.5%×10%=30.86%。
由于1#灰漿泵的轉速可以根據灰漿池中的液位自動(dòng)調整，避免了因滿(mǎn)足一臺灰漿泵定速運行所需要的水量，將回用水打入灰漿池循環(huán)泵送的現象，因此節省了大量的回水。
測試序號 1 2 3 4 5 6 7 8
n泵(rpm) 720 900 1000 1200 1300 1400 1440 1470
I電機(A) 6.5 9.5 11.5 15.5 17.5 20.5 21.5 23
轉速比(％) 48 60 67 80 87 93 96 98
節電率(％) 71.7 58.7 50.0 32.6 23.9 10.8 6.5 0
表2： 實(shí)測電流與轉速對應數據
 
圖6  轉速比與節電率關(guān)系圖
5.3振動(dòng)數據及分析。
表3是1#灰漿泵調速運行時(shí)各軸承處的振動(dòng)振幅實(shí)測值，測點(diǎn)序號8是1#灰漿泵永磁調速改造之前各軸承處振動(dòng)振幅實(shí)測值。由于用永磁調速器取代了原來(lái)的剛性聯(lián)軸器，將原來(lái)的一個(gè)長(cháng)軸系統變長(cháng)了兩個(gè)互不相連的兩個(gè)短軸系統，這樣灰漿泵側的振動(dòng)就不會(huì )傳遞到高壓電機側，反之依然，同時(shí)可以大大減少了長(cháng)軸系統對振動(dòng)的放大效應。永磁調速器可允許電機軸和泵軸之間的安裝對中誤差為5mm，可有效地排除因對中不好造成的振動(dòng)。表3中實(shí)測數據表明，改造后，1#灰漿泵振動(dòng)幅值比改造前大幅度降低，振動(dòng)幅度僅為改造前的15-40%，振動(dòng)降低60-85%。

測試
序號 泵轉速 電機軸承1 電機軸承2 泵軸承1 泵軸承2
  水平 軸向 垂直 水平 垂直 水平 垂直 水平 垂直
1 720 9 6 7 8 7 5 5 5 5
2 900 8 5 6 6 4 5 4 5 3
3 1000 8 6 5 5 4 5 4 6 4
4 1200 8 6 7 7 4 11 5 8 6
5 1300 9 6 6 6 4 10 6 10 5
6 1400 10 6 7 8 5 10 10 13 7
7 1440 10 5 7 7 5 20 8 15 8
8 1470 25 24 12 62 33 48 17 38 5
表3  各轉速下各軸承對應振動(dòng)數據（單位μm）
 
圖7 振動(dòng)曲線(xiàn)對比
5.4 軟啟動(dòng)分析。
由于永磁調速器使電機和泵軸沒(méi)有機械聯(lián)接，系統啟動(dòng)時(shí)相當于電機空載啟動(dòng)，有效地降低電機的啟動(dòng)電流、解決水錘和氣穴現象。電機和灰漿泵可以有選擇啟動(dòng)和停止，大大提高系統啟停性能。
5.5 電磁泄漏分析
單位：mG(毫高斯)
防護罩表面距離 0（m） 0.5（m）
 東 西 南 北 東 西 南 北
改造前 5.8 26 23 20 2.2 320 6.3 4.6
停機 0.6 0.5 0.4 0.6 0.4 0.4 0.4 0.6
改造后 22 90 30 24 5 380 6 9
防護罩表面距離 1（m） 2（m）
 東 西 南 北 東 西 南 北
改造前 3 100 4.9 8.6 0.6 3 1.5 2.6
停機 0.4 0.4 0.3 0.5 0.3 0.4 0.3 0.5
改造后 2.3 50 2 4 1.3 6 1 30
表4 永磁調速器改造前后磁場(chǎng)強度測量數據
通過(guò)表4可以看出，當電機停運時(shí)，周?chē)�的磁�?chǎng)強度均在0.6mG以下；在永磁調速改造前，運行高壓電機，在高壓電機周?chē)�產(chǎn)生一定的磁場(chǎng)，其中電機出口磁場(chǎng)強度最強達到320mG；永磁調速改造后，磁場(chǎng)強度變化不大，從而可以看出永磁調速器產(chǎn)生的電磁干擾遠小于運行中的電機產(chǎn)生的電磁場(chǎng)。|||
6 結論
通過(guò)上述分析，與變頻器相比，永磁調速器結構簡(jiǎn)單可靠，不產(chǎn)生諧波、不產(chǎn)生電磁干擾的綠色節能產(chǎn)品，具有更好的隔振效果、能夠很好地適應濕度大、粉塵含量高的灰漿泵環(huán)境，筆者堅信在不久的將來(lái)必將迎來(lái)永磁調速器在各行各業(yè)的更廣范圍應用.

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