電廠凝結(jié)水泵永磁及變頻調(diào)速方式綜合對比分析

1、    電廠凝結(jié)水泵永磁及變頻調(diào)速方式綜合對比分析    趙良峰摘要：凝結(jié)水泵是發(fā)電廠重要的輔機，本研究通過對永磁調(diào)速與變頻調(diào)速的凝結(jié)水泵運行特性進(jìn)行比較，分析了兩種技術(shù)路線的節(jié)能效果、經(jīng)濟性、可靠性以及對廠用電的影響等方面進(jìn)行了詳細(xì)的對比，認(rèn)為永磁調(diào)速裝置較變頻調(diào)速裝置經(jīng)濟性更高，具有更廣闊的推廣前景。關(guān)鍵詞：永磁調(diào)速；變頻調(diào)速；凝結(jié)水泵電廠是能源轉(zhuǎn)換大戶，同時也是耗能大戶。凝結(jié)水泵作為發(fā)電廠的重要輔機之一，凝結(jié)水泵的節(jié)能改造能夠順應(yīng)電廠節(jié)能、降低廠用電消耗的需求，為電廠的節(jié)能開展奠定了基礎(chǔ)。1.永磁調(diào)速機構(gòu)1.1永磁調(diào)速機構(gòu)簡述電廠一期1號、2號機組

2、共2臺，每臺機組配置兩臺100%容量的凝泵，同時凝泵增加了永磁調(diào)速機構(gòu)；另2臺凝泵工頻作為備泵運行，該永磁調(diào)速機構(gòu)廠家為麥格鈉公司，為老式水冷永磁調(diào)速機構(gòu)，冷卻水使用閉式水，凝泵電機型號為ylks630-4，功率2000kw，額定電流218.5a，水泵的功率為1715kw，額定流量為1628m3/h，額定全壓為329m，工作效率0.85，于2009年5月加裝并調(diào)試完成。該2臺永磁調(diào)速機構(gòu)運行至今已8年，其中返廠維修2次，廠家人員現(xiàn)場維修3次，主要更換的部件有導(dǎo)磁體盤（鋁盤更換為銅盤）、各密封墊、氣隙調(diào)整機構(gòu)（該機構(gòu)傳動軸磨損嚴(yán)重導(dǎo)致更換）等。永磁調(diào)速機構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖1所示1。永磁轉(zhuǎn)子：鑲有永磁體的

3、鋁盤，與負(fù)載軸連接導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子：導(dǎo)磁體盤（銅或鋁），與電機軸連接氣隙執(zhí)行機構(gòu)：調(diào)整磁盤與導(dǎo)磁盤之間氣隙的機構(gòu)轉(zhuǎn)軸連接殼與緊縮盤：以緊縮盤裝置與電機及負(fù)載軸連結(jié)。1.2永磁調(diào)速機構(gòu)控制模式簡述通過對調(diào)速過程中的壓力、流量、液位或其它過程控制信號的接受，將這些信號反饋到執(zhí)行器，通過執(zhí)行器調(diào)整氣隙，從而調(diào)整負(fù)載速度以滿足控制要求。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。1.3永磁調(diào)速機構(gòu)節(jié)能計算1.3.1凝泵實際運行情況原凝泵設(shè)備運轉(zhuǎn)時，為了保證負(fù)荷最大時水泵系統(tǒng)滿足輸出要求，凝泵電機按系統(tǒng)的最大輸出能力配備；而實際運行時，凝泵大部分時間不在滿負(fù)荷情況下運行，而是根據(jù)負(fù)載的實際需要，通過流量控制閥門來實現(xiàn)流量控制，以滿足生產(chǎn)

4、過程的需要。采用永磁調(diào)速后，可以通過調(diào)節(jié)氣隙實現(xiàn)流量連續(xù)控制，取代原系統(tǒng)中用閥門控制流量，在電機轉(zhuǎn)速不變的情況下，調(diào)節(jié)風(fēng)機或水泵的轉(zhuǎn)速。1.3.2水泵等離心負(fù)荷相似定律水泵等離心負(fù)載符合以下定律：q1/q2=n1/n2（流量變化與轉(zhuǎn)速變化成正比）h1/h2=（n1/n2）2（壓力變化與轉(zhuǎn)速變化的平方成正比）p1/p2=（n1/n2）3（負(fù)載功率變化與轉(zhuǎn)速變化的立方成正比）t1/t2=（n1/n2）3（負(fù)載扭矩變化與轉(zhuǎn)速變化的立方成正比）電機輸出功率p=t×（功率=扭矩×轉(zhuǎn)速）所以電機輸出功率p1/p2=（n1/n2）3各因素對電機輸出功率影響如圖3。1.3.3節(jié)能效果計算從

5、上述公式及圖表可以看出，當(dāng)輸出流量和減少時，按照離心負(fù)載的相似定律，凝泵電機功率急劇下降，減少了能源需求，從而大大節(jié)約了能源。例如，當(dāng)輸出流量需求僅降低20%滿負(fù)荷流量，輸出壓力降低到滿負(fù)荷的38%，而能源需求降低了將近50%。如果不考慮調(diào)速裝置的能耗，節(jié)能效果可達(dá)50%。2.變頻調(diào)速機構(gòu)2.1變頻調(diào)速機構(gòu)簡述（1）電廠二期3號、4號機組共2臺凝泵增加變頻調(diào)速機構(gòu)，另2臺凝泵工頻作為備泵運行，變頻調(diào)速機構(gòu)廠家為東方日立公司，該變頻調(diào)速機構(gòu)安裝在室內(nèi)，室內(nèi)由2臺空調(diào)24h制冷降溫，凝泵電機型號為ylbks630-4，功率2240kw，額定電流245.1a，水泵額定流量為1462m3/h，工作效率

6、0.813，揚程410m，于2013年12月安裝并調(diào)試完成。該2臺變頻調(diào)速機構(gòu)運行至今已3年，其中廠家人員現(xiàn)場維修3次，更換的部件有變頻器功率單元控制板（共更換3次）、繼電器1個。（2）變頻器采用直接高壓變換形式，由多個功率單元構(gòu)成單元串聯(lián)多電平的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。每個功率單元輸出交流低壓，多個功率單元疊加后輸出為所需的交流高壓。以6kv每相五個功率單元串聯(lián)為例，疊加后所構(gòu)成的主回路每個功率單元輸入三相交流電壓，經(jīng)整流、逆變后輸出單相交流電壓，其有效值約為693v，由于每相由五個相同的功率單元串聯(lián)而成，所以相電壓為3464v，三相的一端經(jīng)過短接形成中性點，三相的另外三個端口線電壓為6000v，可以直接

7、驅(qū)動交流電動機，所以該級聯(lián)式主回路拓?fù)溆殖７Q為“單元串聯(lián)多電平”直接高壓變頻器結(jié)構(gòu)3。2.2變頻調(diào)速機構(gòu)控制模式簡述通過安裝在管道處的流量、壓力傳感器信號反饋到主控系統(tǒng)，再由主控系統(tǒng)通過光纖通信系統(tǒng)向各個功率單元傳輸pwm信號，改變變頻器輸出電流、頻率等參數(shù)，并同時接收、監(jiān)測各個功率單元狀態(tài)信息。2.3變頻調(diào)速機構(gòu)節(jié)能計算凝泵增加變頻后平均效率將達(dá)到83%以上，在600mw、480mw、360mw負(fù)荷下電機效率分別提高約3%、16%、32%，按年運行7000h計算，每臺電機增加變頻后每年可節(jié)電約159.3萬kwh，扣除變頻器小室內(nèi)空調(diào)平均損耗按20kw計算，年損耗約14.4萬kwh。按照每度電

8、0.4元計算，年收益約57.96萬元；一臺變頻器投入約300萬元，直接投資回收期為5.17年，具體如表1所示4。3.變頻調(diào)速與永磁調(diào)速對比3.1運行環(huán)境要求使用變頻調(diào)速的電機，由于其變頻器本體散熱量較大（約為2%3%）且為電子產(chǎn)品，對環(huán)境溫度和灰塵要求較高，一般需將變頻器安裝在環(huán)境較好的空調(diào)房間內(nèi)，對空調(diào)的容量有一定的要求；而永磁調(diào)速裝置結(jié)構(gòu)簡單且為純機械設(shè)備，可以在惡劣環(huán)境下運行，對運行環(huán)境要求低。3.2變頻調(diào)速與永磁調(diào)速對廠用電系統(tǒng)影響使用變頻調(diào)速的電機，由于其采用整流濾波電路+變頻逆變電路，會產(chǎn)生諧波電流，對廠用電系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響；而永磁調(diào)速裝置為純機械設(shè)備，不會對廠用電系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

9、3.3變頻調(diào)速與永磁調(diào)速對電機影響使用變頻調(diào)速的設(shè)備，啟動時電機速度逐漸增加，啟動時間長，啟動電流小，電機容易發(fā)熱，同時由于其為電子元器件，故不能短時頻繁啟動。而永磁調(diào)速裝置為純機械的設(shè)備，啟動時電機直接升為額定轉(zhuǎn)速，通過氣隙改變逐漸帶載，電機發(fā)熱量與改造前對比基本無變化，啟動時間較變頻調(diào)速短，啟動電流較變頻器大，可以短時頻繁啟動。3.4變頻調(diào)速與永磁調(diào)速調(diào)速精度對比變頻調(diào)速裝置為電子產(chǎn)品，通過其內(nèi)部精密的電子元器件控制，使其調(diào)節(jié)電機出力精度高、且通過電壓及頻率的變化，使其調(diào)節(jié)范圍廣；而永磁調(diào)速裝置因其為純機械式，其調(diào)節(jié)精度、調(diào)節(jié)范圍均低于變頻調(diào)速3。3.5變頻調(diào)速與永磁調(diào)速調(diào)速故障率及維護(hù)成

10、本對比變頻調(diào)速裝置為電子產(chǎn)品，內(nèi)部為精密的電子元器件，且數(shù)量較多，相對于純機械式的永磁調(diào)速裝置，易產(chǎn)生故障；且因其構(gòu)造原因，故障原因排查難度也較永磁調(diào)速裝置大。同時變頻調(diào)速裝置維護(hù)時需定期更換濾網(wǎng)而永磁調(diào)速裝置基本無維護(hù)工作，其維護(hù)成本較永磁調(diào)速裝置高4。4.結(jié)語總的來說，我國現(xiàn)正處于高速發(fā)展階段，能源開發(fā)和利用也處于高速增長階段，高效利用和節(jié)約能源已經(jīng)成為當(dāng)代中國急需解決的重大問題。綜上，文章通過對比分析，在綜合比較分析變頻調(diào)速和永磁調(diào)速的優(yōu)缺點后，論證了永磁調(diào)節(jié)技術(shù)在電廠凝結(jié)水系統(tǒng)應(yīng)用的可行性、經(jīng)濟性，與此同時，永磁調(diào)速裝置維護(hù)更方便。因而，筆者相信，在未來永磁調(diào)速裝置將會有更廣闊的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)：1唐強.永磁調(diào)速在電廠凝結(jié)水泵節(jié)能改造的可行性分析j.電子制