永磁调速技术在除磷泵组上的应用.doc

济钢技术创新计划项目 可行性研究报告 项目名称: 永磁调速技术在除磷泵组上的应用 承担单位：技术中心 主持单位：技术中心 编写单位：能源动力厂 济钢股份公司技术中心制订 2008 年5 月 10 日 一、国内相关产品与技术发展水平、现状 永磁调速技术于20世纪90年代，因其结构简单，可靠性高和维修、更换容易，总体性能远高于变频调速器和液力耦合器，首先被美国用于核潜艇等军事领域并一直对中国技术封锁。2008年这项技术及产品首批应用于浙能集团嘉兴电厂和山东海化企业自备电厂。其中浙能集团嘉兴电厂1台300千瓦电机高压水泵永磁调速设备已经运行并通过验收，山东海化企业自备电厂6台1400千瓦电机风机永磁调速设备将于2008年10月投入运行。 一、永磁调速器工作原理： 安装在电机与负载（如风机、水泵等离心负载）之间的铜盘与磁盘之间的磁场可以把电机一侧的力矩传递给负载，这就是永磁驱动的基本原理。永磁驱动器在超高压水泵中已得到广泛应用。 调节铜盘和磁盘之间气隙的间距，就可以控制所传的力矩的大小，从而实现调速，这就是永磁调速的基本原理。 图一、永磁驱动及调速器原理图 图二、永磁调速器剖面图 图三、永磁调速器调速过程示意图 二、永磁调速器与变频调速的比较： 1、与变频调速器相同，调速和节能是两者的基本功能。在负载负荷变化范围为70％-97%范围，永磁调速和变频调速器的调速性能和节能效果相当。 2、当负载负荷变化范围大于70％--97% 转速范围以后，永磁调速器的优势大大显露出来。 一方面，变频调速器有降速极限限制，理想调速范围为70%--97%；另一方面，通常变频调速器变频到35赫兹以下后，一般电机自身损耗增加，无功功率加大，必须增加额外的风机对电机降温，增加电机的故障概率。而永磁调速器适应负载变化范围宽达0％到100％，期间电机转速几乎不变，对电机应用无任何影响。 3、永磁调速器除调速和节能外，还具备以下七项优点： 1）、在调速设备中的可靠性最高：变频调速器的平均无故障运行时间(MTBF)通常为10年，而永磁调速器的平均无故障运行时间(MTBF)长达25年。调速型液力耦合器的MTBF比变频调速器长，比永磁调速器短。变频调速器中的高电压大容量电容器、高电压大功率可控硅都是公认的易损元件，并且价格昂贵。 2）、在调速设备中的危害最少：不会象变频调速器一样容易造成谐波干扰和轴承刻槽，也不会象调速型液力耦合器一样容易造成漏液污染。 3）、容忍轴不对准：由于永磁调速器的铜盘与永磁铁盘之间采用非刚性连接，最大允许轴校准公差5.08毫米，允许轴夹角公差0.5度。 4）、减少振动和噪音：由于永磁调速器与电机连接的铜盘和与负载连接的永磁盘之间有间隙，所以可以大大减少电机/负载间的机械振动，最多可降低电机/负载系统振动80％。永磁调速器减震效果将大大超过我们普遍采用的对轮方式，这将对延长电机使用寿命，减少电机维修、维护费用起到重大作用。 5）、改善电机/负载运行特性：缓冲启动，减缓堵转及负载冲击。在电动机启动或负载发生突然变化甚至堵转时，永磁调速器可利用其两对磁极之间的滑差及调节其之间的气隙来保护电动机/负载，延长电动机/负载使用寿命。 6）、具有运行于恶劣环境的能力：相对于变频调速器，永磁调速器运行环境要求很低。 7）、最低的总成本：更容易安装、更低的维护成本、延长电机/负载使用寿命、节约空间；并由于永磁调速器的调速范围大，0%—100%，可在更大的负载转速范围内实现节能作用。 二、立项必要性 能源动力厂厚板中心泵房高压除鳞供水泵组，是为厚板板坯料轧制后，用高压水除去表面氧化细鳞而设置的工艺泵组。 该泵组为三台泵，开二备一运行，每台电机功率为55千瓦。供水最高压力大于0.6Mpa，最小流量50立方米每小时，最小压力0.4Mpa，最大流量270立方米每小时。该泵组工作特点为间歇供水，以配合除鳞高压水的喷射是间断式工作，而为保证随时提供高压水源需要该泵组以全开模式工作。该泵组水压变化示意图如下： 图一、高压除鳞供水泵水压变化示意图 该运行方式存在如下缺陷： 1、泵组的运行方式转换频繁，每小时变换达数十次，总体实际工作利用率约为50%。造成大量电能浪费。 2、在非用水阶段，泵组憋泵运行，导致水压超过0.6MPa，严重时甚至使叶轮用水汽化，造成停泵事故。 3、在用水阶段结束时，关闭阀门产生的水锤也对水泵造成破坏性冲击。 4、由于轧机轧制工艺的规律性差，无法实现程序控制开停机。 5、冲击性负荷对电气设备造成了加速老化。 由于该泵组工况恶劣，泵组损坏严重，威胁正常生产，根据近期的点检、检修、维护统计分析，平均15-20天就要对水泵和电机的轴承更换一次，水泵的各种