漿液循環(huán)泵變頻永磁改造的應(yīng)用 邱寅晨

1、漿液循環(huán)泵變頻永磁改造的應(yīng)用邱寅晨摘要：本文分析了永磁電機(jī)在漿液循環(huán)泵系統(tǒng)中運(yùn)用的可行性，并設(shè)計(jì)了永磁 電機(jī)在漿液循環(huán)泵系統(tǒng)中的改造技術(shù)路線。通過改造后的數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了在滿足噴 嘴運(yùn)行要求的前提下，通過改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對漿液流量的調(diào)節(jié)。經(jīng)某電廠 漿泵改造永磁電機(jī)方案的運(yùn)用，證實(shí)了該方案的有效可行。關(guān)鍵詞：永磁電機(jī)；漿液循環(huán)泵；脫硫系統(tǒng)；火電廠前言：本次改造工程涉及到某電廠脫硫特許經(jīng)營項(xiàng)目部，由于電廠機(jī)組運(yùn)行 負(fù)荷波動，煤質(zhì)的含硫量與設(shè)計(jì)值偏差較大，從而導(dǎo)致漿液循環(huán)泵的設(shè)計(jì)至與實(shí) 際運(yùn)行也出現(xiàn)偏差，通過對電機(jī)的調(diào)速，達(dá)到調(diào)節(jié)循環(huán)泵楊程目的，經(jīng)靈活調(diào)節(jié)， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié) 能降耗的目的。1改造的必要性

2、在整個脫硫系統(tǒng)中，若脫硫劑為石灰石粉，漿液循環(huán)泵的電耗占脫硫系統(tǒng)的 76%；若脫硫劑為石灰石塊，漿液循環(huán)泵的電耗占脫硫系統(tǒng)的65%，漿液循環(huán)泵 的電耗在脫硫系統(tǒng)的電耗中的占比較大，節(jié)能降耗具有重大的意義。由于電廠機(jī)組長期不能滿負(fù)荷運(yùn)行，煤質(zhì)的含硫量與設(shè)計(jì)值偏差較大，且設(shè) 備選擇時有一定的裕量。目前情況下，只能通過調(diào)整投入運(yùn)行漿液循環(huán)泵數(shù)量進(jìn) 行調(diào)整（配置4臺漿液循環(huán)泵時，調(diào)整的量為100%、75%、50%、25%），沒有 其他調(diào)整手段。當(dāng)實(shí)際運(yùn)行工況現(xiàn)在調(diào)整段之間運(yùn)行時，漿液循環(huán)泵的出力大于 脫硫所需流量的情況，存在通過變頻調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的空間。目前漿液循環(huán)泵所配套的電機(jī)均為Y系列異步電動機(jī)

3、，若變頻改造過程中同 步更換永磁同步電機(jī)，則可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。現(xiàn)吸收塔內(nèi)噴嘴的設(shè)計(jì)壓力為0.8bar，噴嘴出口的漿液粒徑2200mm，根據(jù)噴 嘴廠商提供的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，正常運(yùn)行時，為保證噴嘴的性能要求，噴嘴的壓力運(yùn)行 范圍為0.60.8bar，若噴嘴進(jìn)口漿液壓力為0.6bar時，噴嘴出口的漿液粒徑能夠 保證23002500m，漿液在該粒徑范圍內(nèi)能夠滿足脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行要求，從而該 部分能夠節(jié)省漿液循環(huán)泵的2m揚(yáng)程。原脫硫系統(tǒng)漿液循環(huán)泵在機(jī)組100%BMCR工況下選型中，漿液循環(huán)泵的流量 含有5%的余量，變頻后管道的阻力Z，計(jì)算公式為（其中為原循環(huán)漿液管道的 阻力設(shè)計(jì)值），優(yōu)化運(yùn)行后該部分能夠節(jié)省

4、漿液循環(huán)泵的約2m揚(yáng)程。根據(jù)上兩步的優(yōu)化，在保證脫硫噴嘴的霧化效果的前提下，漿液循環(huán)泵的總 揚(yáng)程能夠降低4m；漿液循環(huán)泵的揚(yáng)程降低，根據(jù)漿液循環(huán)泵的運(yùn)行特性，泵的 轉(zhuǎn)速和流量也相應(yīng)下降，漿液循環(huán)泵調(diào)頻后的流量。同時漿液循環(huán)泵的調(diào)頻后，漿液循環(huán)量降低導(dǎo)致單個噴嘴的流量降低，若單 個噴嘴的流量降低1015%，仍能滿足噴嘴的運(yùn)行要求。根據(jù)漿液循環(huán)泵流量和揚(yáng)程的降低，電機(jī)的頻率，從而確定漿液循環(huán)泵電機(jī) 的頻率調(diào)整值。另外，若電機(jī)在原有的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上具有剩余功率，電機(jī)的頻率適當(dāng)增加，漿 液循環(huán)泵的流量也會增加，流量的增加能夠滿足運(yùn)行要求，無需新啟動一臺漿液 循環(huán)泵，該部分能夠節(jié)省一定的能源，電機(jī)調(diào)頻后的頻

5、率值（P1-調(diào)頻后的軸功 率，P0-原泵的軸功率），如軸功率增加10%，電機(jī)頻率值=51.61Hz，即電機(jī)的頻 率上調(diào)1.032Hz，則循環(huán)泵流量增加3.2%；若軸功率增加15%，電機(jī)頻率值 =52.38Hz，即電機(jī)的頻率上調(diào)2.38Hz，則循環(huán)泵流量增加4.55%，該種調(diào)整方式 即增加了現(xiàn)場的調(diào)整手段，也極大地降低運(yùn)行費(fèi)用。2漿液循環(huán)泵目前運(yùn)行狀況經(jīng)過調(diào)研，目前運(yùn)行中的漿液循環(huán)泵電機(jī)選型一般都留有一定裕量，大多達(dá) 不到額定運(yùn)行值。以河北某電廠#8機(jī)組脫硫系統(tǒng)為例，某時間段，機(jī)組負(fù)載率 50%、脫硫系統(tǒng)入口 SO2濃度2316.7mg/Nm3 （設(shè)計(jì)值為2750mg/Nm3）、脫硫系 統(tǒng)出口

6、SO2濃度滿足超低排放改造要求情況下，脫硫系統(tǒng)5臺漿液循環(huán)泵（4運(yùn) 1備）只運(yùn)行3臺即可滿足需要，#4漿液循環(huán)泵電機(jī)額定功率為1000kW，額定 電流為115.2A，功率因數(shù)為0.87，但實(shí)際運(yùn)行中，#4循環(huán)泵滿負(fù)荷運(yùn)行時，漿液 循環(huán)泵電機(jī)運(yùn)行電流90.73A，實(shí)際運(yùn)行功率為820.3kW。由此可見，脫硫系統(tǒng)噴淋層噴嘴所需壓力要有一定的調(diào)節(jié)范圍。在滿足工藝 要求的前提下，通過變頻改造降低漿液循環(huán)泵電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)從而降低泵的流量和揚(yáng)程， 可達(dá)到節(jié)能目的。3變頻運(yùn)行時對永磁電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)（1）具有高效率、高節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行特性范圍寬的特點(diǎn)（負(fù)載在25120%時， 效率可達(dá)94%以上），許多大馬拉小車的應(yīng)用場所都

7、在永磁同步變頻高效率區(qū)范 圍內(nèi)。比如負(fù)載率為50%時，異步電機(jī)的效率下降到89%，永磁同步變頻依然可 以保持94%的高效。（2）具有高啟動轉(zhuǎn)矩、高嵌入轉(zhuǎn)矩、高過載能力、高功率密度的特點(diǎn)，使得 在永磁同步變頻與變頻器、或與永磁同步變頻軟啟動器配合使用時，可以根據(jù)實(shí) 際軸功率大大降低設(shè)備驅(qū)動電機(jī)的裝機(jī)容量，減少了電機(jī)的空載損耗。（3）具有高功率因數(shù)的特點(diǎn)，（功率因數(shù)可達(dá)95%以上），使得供電系統(tǒng)中 無需再提供無功，取消了無功功率補(bǔ)償器，減少了設(shè)備投資和故障點(diǎn)。同時由于 有功、無功電流的大幅下降（比同容量異步電機(jī)下降30%），使得所有供電電纜 截面、供電變壓器、柜內(nèi)母牌、開關(guān)等容量都會降低，減少設(shè)備

8、投資的同時，減 少了變壓器及輸電線路的損耗。（4）具有高可靠性、高互換性的特點(diǎn)，即與同容量的異步電機(jī)有相同的機(jī)座 號和出線方式，使得永磁同步變頻替換異步電機(jī)是非常簡單方便。4節(jié)電節(jié)能分析（1）根據(jù)某電廠實(shí)際試驗(yàn)得知，#4E漿液循環(huán)泵改造前為工頻泵，額定功率 為1000kW，額定電壓為6000V，額定電流125.9A，額定轉(zhuǎn)速為595rpm。在實(shí)際 運(yùn)行工程中，實(shí)際輸入電壓為6500V，正常運(yùn)行電流為95A，功率因數(shù)0.84，經(jīng) 計(jì)算實(shí)際輸入功率為1069kW，實(shí)際輸出功率為898kW。改造為變頻后，滿轉(zhuǎn)速 運(yùn)行時實(shí)際輸入電壓為6500V，運(yùn)行電流為81A，功率因數(shù)為0.96，經(jīng)計(jì)算實(shí)際 輸入功

9、率為911.9kw，實(shí)際輸出功率為875kw?？梢娫跐M轉(zhuǎn)速情況下，改造后的 變頻泵功率減小約23kW。（2）#4E漿液循環(huán)泵經(jīng)變頻改造后，其轉(zhuǎn)速可實(shí)現(xiàn)連續(xù)變速。例如在轉(zhuǎn)速由 600rpm降低為500rpm時，其運(yùn)行電壓和電流分別為4800V和42.0A左右，經(jīng)計(jì) 算，其輸入功率和輸出功率分別為349kW和336kW，可見在轉(zhuǎn)速降低100rpm時， 輸出功率較改造前可降低562kw，每小時可節(jié)約用電562kwh。在無備用漿液循 環(huán)泵，或者排放較低但不具備停運(yùn)漿液循環(huán)泵的情況下，對漿液循環(huán)泵進(jìn)行轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié)能夠在一定范圍內(nèi)大幅降低能耗，并且在一定范圍內(nèi)維持出口 SO2在合理的 范圍內(nèi)。（3）小結(jié)本次改造年平均節(jié)省電量2851.73萬kWh，電廠耗煤量節(jié)省8840.36t/年 （按310g標(biāo)煤/kWh），同時實(shí)現(xiàn)煙氣中CO2減排17680.7122100.89t/年（按22.5t/t標(biāo)煤)，因此漿液循環(huán)泵的變頻及永磁同步變頻電動機(jī)改造在節(jié)能降耗 領(lǐng)域具