永磁调速装置在超临界机组闭冷泵节能改造中的应用

高健

（浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，浙江 宁波 315722）

永磁调速装置在超临界机组闭冷泵节能改造中的应用

高健

（浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，浙江 宁波 315722）

永磁调速装置（PMD）通过调整永磁体与铜导体之间的气隙控制传递扭矩的大小，是非接触机械联接，振动小，维护成本低，对闭冷泵电机无要求。我公司闭冷泵节能改造应用永磁调速装置进行闭冷泵出口母管压力控制。投运后，电机电流下降，节能达46%，平均每年节约电费38.1万元。改造工程简单，总投资135万元，3.5年可回收投资成本。

永磁调速；节能；闭冷泵

浙江大唐乌沙山发电有限责任公司（以下简称乌沙山发电公司）2号机组为600MW超临界直流机组，辅机冷却水系统采用闭式循环冷却方式运行，采用2台闭式循环冷却水泵（以下简称闭冷泵）为用户提供冷却水。两台闭冷泵为上海连城泵业股份有限公司生产的SLOW500-8006型水泵，设计流量为3150m3/h，转速为980r/min，扬程为49.6m，所配电机为佳木斯电机厂生产的功率为560kW、额定电压为6kV、额定电流45A的高压三相异步电动机。2号机组闭冷泵B永磁调速改造前，电机和水泵转速恒定，水泵输出压力也是恒定的0.65MPa。闭冷泵电动机功率为额定输出功率，电流45A。根据2号机组闭冷泵系统的运行工况，冬季水温较低，各闭式水用户调阀开度普遍较小，造成闭式水压力偏高，存在一定的安全隐患，同时电机的部分能源浪费在阀门的节流阻力上，也不利于设备的节能降耗。根据在其它电厂调研的情况，我公司决定进行2号机组闭冷泵B永磁调速节能改造，采用麦格纳公司生产的WH1500型水平安装水冷却永磁调速系统。

1 永磁调速装置的概述

1.1 基本组成

永磁转子、导体转子、气隙调整机构、电动执行器等是永磁调速装置的重要组成部分。永磁转子固定在负载轴上，导体转子固定在电机轴上，导体转子与永磁转子之间有间隙（称为气隙），各部分均可独立旋转。

1.2 工作原理

通过气隙传递转矩是永磁调速装置的最大特点,电机与负载设备转轴之间不再需要机械连接，而是通过电机旋转时带动导磁盘在装有强力稀土磁铁的磁盘所产生的强磁场中切割磁力线，从而在导磁盘中产生涡电流,该涡电流在导磁盘上产生反感磁场，拉动导磁盘与磁盘的相对运动，从而实现了电机与负载之间的转矩传输。电机与负载之间的扭矩传输是通过气隙连接的，调整气隙实现转速控制，如图1所示。

图1 永磁调速装置工作原理图

1.3 永磁调速装置的特点

（1）节能率高，永磁调速装置能在气隙0%～100%范围内任意启动，节电率达到25%～60%。

（2） 构造简单，占地面积小，本身无需电源即可工作，使用环境要求低，防爆等级高，在天然气场所、高粉尘，高、低温环境及潮湿环境下均可使用，可对该设备进行水冲洗。

（3）电机恒转速运行，彻底消除谐波震荡问题。电机与负载为非接触性连接，显著减少并隔绝振动。

（4）安装精度要求低，容忍连轴装置对心误差5mm，隔离并降低轴承振动。

2 闭冷泵电机加装永磁调速装置改造

2.1 永磁调速装置的改造设计

乌沙山发电公司永磁调速节能改造，首先吊出2号机组闭冷泵B高压电动机，其次在闭冷泵与电机间加装永磁调速装置及执行机构。电动执行机构控制电缆及信号电缆由热工专业敷设，在DCS控制系统中增加电动执行机构操作画面。改造后，闭冷泵出口电动门保持全开，通过执行机构控制永磁调速装置的气隙从而调节闭冷泵转速以满足闭式循环冷却水压力的需求，由此节约了电能，降低了厂用电率。

2.2 永磁调速装置控制逻辑设计

原闭冷泵出口母管压力只作为显示单点信号，根据改造设计闭冷泵永磁调速装置，通过调节气隙距离控制出口母管压力，依据热工控制系统可靠性，规定自动控制参数需要三取中，改造中在闭冷泵出口母管管道上增加独立取样的两个压力测点，闭冷泵B运行期间，永磁调速器投自动，限制压力输入值为0.3MPa，出口母管压力两两偏差大于0.15MPa永磁调速器解自动。当闭冷泵出口母管压力低于0.3MPa连锁启动备用闭冷泵A。自动控制逻辑如图2所示。闭冷泵永磁调速装置冷却水系统有两台冷却水泵，工作方式为一用一备。永磁调速装置冷却水泵连锁启停通过流量信号控制，当流量低于8m³/h时报警，备用冷却水泵连锁启动。闭冷泵B保护：永磁调速装置冷却水系统流量低于4m³/h延时5s跳闸闭冷泵B；永磁调速装置出水温度高于90℃跳闸闭冷泵B。

图2 2B闭冷泵自动控制逻辑图

3 永磁调速节能改造经济分析

3.1 永磁调速节能效果分析

改造之前，电机和水泵转速为恒定，水泵输出压力也是恒定的0.65MPa。电机电流在45A左右，电机额定电压为6kV。改造后，通过WH1500永磁调速装置的执行机构控制场磁气隙来调节闭冷泵出口母管压力为0.33～0.68MPa，从而调节水泵转速，电动机电流在23～43.4A之间，如表1所示。

冬季由于冷却水温度较低，闭冷水要求供水压力也较低，闭冷泵出口母管压力控制为0.4MPa即可，电机电流25A，改造前电机电流为45A，日节电量：2952 kW·h；夏季冷却水温度较高，闭冷水要求供水压力也较高，闭冷泵出口母管压力控制为0.6MPa即可，电机电流37A，改造前电机电流为45A，日节电量：1224 kW·h。

3.2 永磁调速节能改造投资成本

本次闭冷泵加装永磁调速装置改造的总投资费用为135万元，包括永磁调速装置、主辅材料费、工程费、调试费等费用。改造后平均每年节约电费38.1万元，3.5年可收回全部改造费用，可见经济效益是十分可观的，如表1。

表1 改造后的测试数据

4 结语

乌沙山发电公司2号机组闭冷泵B通过永磁调速装置进行节能改造后，永磁调速器运行状况非常稳定，自改造后投运半年多未发生设备故障。经过本次改造既保证了辅机设备良好稳定的运行状态，又能获得有效的节能效果。其自身设备结构简单，占地面积小，故障率低，可在-10～+50℃环境条件下长期安全使用，可靠性高使用寿命长，所以后期维护成本较低。目前国内外已经有6000多家成功的应用案例。

[1]李东，蒋孝春.永磁调速技术在电厂锅炉风机中的应用[J].能源研究与应用，2013,25(2):44～46.

[2]王洪滨，刘文华，杜江.永磁调速节能技术在大功率循环水泵上的应用[J].节能技术，2014,32(2):178～181.

TM306

：A

：1671-0711（2017）09（下）-0070-02