永磁调速技术在发电厂辅机节能改造中的应用分析

孙雷

摘要：永磁调速技术是近些年来发展起来的新技术，具有维护简单、效能高等特点，对于发电厂节能技术的提高具有重要意义。本文首先阐述了永磁调速技术的原理并对其节能原理进行了研究其次根据发电厂的发电原理对永磁调速技术的应用进行了分析研究，最后提出相关改造措施。

关键词：发电厂；永磁调速；节能

0引言

发电厂是随着人类对电力需求的增长，通过电机技术的应用，将自然界的各种能源通过发电机、辅机及其他设备进行转换，从而获得电能的工厂。但是发电厂在发电的过程中，其辅机消耗的电能大大影响了发电厂发电效率，而近些年来，随着发电厂污染问题及能源问题的日益突出，降低发电厂辅机的消耗成为发电厂可持续发展的关键。针对这一问题，相关学者也做了很多的研究，特别是在电机的调节方面，研究和实际应用了多种调节方案，比如机械式调节、变频调节等。机械式调节虽然能够降低辅机的电能，但是其调节和控制精度差、调速和线性度差；变频调节是目前应用较为普遍的调速技术，但是其对环境的要求高，特别是在高温高压环境下，故障率极具增加，且容易受到谐波分量的影响，因此寻找一种新的调速技术是实现发电厂辅机节能的关键。

1永磁调速技术概述

1.1永磁耦合技术的基本原理

永磁調速技术是利用磁力耦合的作用实现连接扭矩的传递，并通过控制电机同负载的转速差来达到节能调速的目的。耦合技术的工作原理是根据楞次定律产生的，即当永磁转子产生的磁场时，如果导体转子不发生运动，是不会发生作用的；而当两者之间发生相对运动是，就会产生相应的涡电流，而在导体转子上就会产生磁场，形成扭矩。当两者产生扭矩时，通过气隙机构调节两者之间的距离，就会是磁力线的密度发生改变，扭矩也会发生相应的变化，即两者距离越小，扭矩越大；当两者相对运动的速度也会直接影响扭矩的大小，即相对运动越快，扭矩就越大。

1.2永磁调速器的组成

永磁调速器是永磁调速技术的重要设备，其一般由永磁转子、铜转子、法兰、气隙机构组成，而铜转子和永磁转子是其主要的组成部分，如图1所示。铜转子是通过胀紧套、法兰来和电机进行连接，同电机的转速相同，而永磁转子则是同负载相连。

磁转子和铜转子之间的间隙可以通过自动或者手动方式来进行对气隙调节机构进行调节。自动调节一般是在相关设备中安置传感器，当设备的流量、压力或者其他信号发生变化时，就将这一信息传送给控制器，控制器根据采集到的信号及相应的控制规则输出调节气隙结构的信号；当气隙调节结构的控制器收到调节信号后，就会依据信号对两者的气隙进行调节，进而对负载进行控制，得到调速的效果。

2永磁调速技术的节能原理

在工程设计的过程中，特别是电厂相关设施的设计中，为了保证安全，在对配置发电机辅机时，一般都按照系统负荷最大的情况进行设计。但是在实际应用的过程中，系统绝大部分情况下都是处在非满负荷状态，因此就会造成不必要的能量损耗。以发电厂中最常用的辅机——风机为例，依据流体力学相关知识可知，风机的转速同其送风量是存在正比关系的，风压则同风机转速的平方存在正比的关系，风机的轴功率与转速存在三次方正比。如图2所示，风门全开时的风阻特性如图中的曲线1，而风机处在恒定转速下的功率-风量的关系如曲线3。如果在A点风机处于其额定工作点，也就是最节能，那么这时风机能够输出100%的风量，那么假如此时要求将风机的风量降低一半，那么可以采取两种方法：

1）第一种方法是通过对入口实施节流来对其进行控制。也就是说控制是风量由Q1降低到Q2，此时风机的工作点也会由图中的A点移到B点。但是从图中我们可以看出，尽管达到了风量减少的目的，但是风压却增大了，轴功率也相应的增大，也就是说所消耗的能量比原来要大。

2）再者就是通过永磁调速技术来控制风机。如图，通过永磁技术控制风机，使其挡板全开时，其转速从n1减小到n2，此时的流量Q也会相应的减小，图中代表轴功率的面积也减小，也就是说功耗明显降低。

3永磁调速技术在辅机中的应用

综上所述，采用永磁调速技术对辅机功率消耗的降低具有明显的作用，因此在发电厂的改造中要充分利用永磁调速技术的优点，使辅机的节能性得到极大提高。在发电厂辅机的永磁调速改造过程中，要充分重视以下几点：

首先，在改造的过程中，永磁调速驱动器应配置在风机与电机之间，并通过相应的控制器将两者联系起来，并且为了确保系统稳定及安全，应加装相应的冷却设施。而冷却实施的选取过程中，要兼顾成本与稳定性两个要求，并且要充分考虑功耗。

其次，要根据实际情况选择不同类型的PMD，一般情况下，当发电厂电机的转速在750到3600转/分的情况下，调速器需要采取立式安装的形式，但是此时需要另外考虑调试的时间；而假如调试器采取的卧式形式且属于水冷型，那么就必须考虑相关的施工时间的影响。因为对当前发电厂改造时，电机、风机等辅机的位置较为固定，对于施工的要求比较高，大部分情况都只能采用人工挖桩的方式，因此需要的工期一般较长。特别是施工过程需要发电厂停止工作，因此容易造成对人们用电的影响，因此必须考虑施工带给用户的影响。

再者，要对永磁调节器进行定期的维护保养。经过改造，永磁调速器能够降低辅机的振动，而且对辅机的整个调节过程平滑，能够提高整个系统的稳定性。但是调速器中轴承极易受到温度的影响，而且由于结构设计原因，长时期运行，会引起轴承起热，进而造成轴承损坏，出现漏油的现象，这时对系统的修复显得尤为重要。因此在实际运行工程中，首先是要做好监控和维护措施，其次就是要考虑配备应急轴承，一旦出现故障能够及时更换，保证系统能够稳定的运行。

4结语

发电厂是通过能源的转化来产生电能的，因此产生的电能十分宝贵。对于辅机来说，由于设计的原因，当系统不能满载运行时，会产生电能的浪费。永磁调速技术作为泵类、风机等离心负载调速的新技术，具有环境适应性强、可靠性高、节能性强等特点。利用永磁调速技术对发电厂辅机进行改造，不仅能够降低能源的消耗，而且能够避免高次谐波的影响，最重要的是具有极强的调速性，是电厂改造的理想选择。

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