某电厂永磁调速改造方案及实施结果
某电厂永磁调速改造方案及实施结果摘要:永磁调速器是利用永磁耦合技术来达到驱动与调速目的的一种调速装置，可以实现电动机和负载间无机械连接并且可以使负载高效运转。
本文通过电厂的一次电机永磁调速改造，介绍了改造过程中的具体实施流程和方法，指出了新兴永磁调速技术的特点。
同时讨论了该设备运行中存在的问题，包括噪音、执行机构的后期维护、滑差问题、动态响应、调速机构的惯性问题等，并针对这些问题提出了相应的对策。
关键词：节能降耗永磁调速1.改造背景电厂化学水处理车间除盐水泵、中间水泵、预脱盐水泵采用工频运行方式，设计参数偏大，出口压力偏大、流量偏高。
由于水泵容量本身有较大裕量，原水泵在工频运行方式下，无法根据现场工艺要求自动调整流量和压力，因为除盐水供水流量较小，只有20~30 M3/h，远小于额定流量的30%，如果除盐水泵长期投入工频运行，会造成气蚀甚至烧泵的风险；预脱盐水泵和中间水泵分别供阳床和阴床制水，且每台泵对应2台床，工频启动时压力和流量较大，经常造成刚投入的阳床或阴床震动、法兰漏水；且由于电机和水泵为刚性连接，易造成轴承的磨损，水泵电动机非软启动，启动瞬间冲击电流大，对电机绝缘造成一定损伤，缩短电机使用寿命。
为了解决以上问题，电厂尝试新技术，对化学车间里的化学除盐水泵、中间水泵、预脱盐水泵进行了永磁涡流柔性传动调速改造。
2. 水泵永磁调速改造具体情况2.1 工程中的能耗设备情况（1）改造前的水泵、电机参数见表1、表2。
表1 水泵参数2.2 使用的工艺情况永磁传动调速技术作为一项新的技术，有别于传统的变频器节能改造，相比变频器改造，永磁调速改造更加简单方便，只需要将永磁调速装置安装在电机与水泵之间，改造内容如下：（1）电机基础改造和配置情况：电机基础水平后移495mm，在水泵和电机中间安装下永磁调速装置，在永磁体执行臂的平行位置上安装一套控制执行器，执行器由1根220V、100W控制电源线、3根控制信号线通过镀锌管铺设接至三期化学PLC室控制柜。
（2）永磁调速装置要求气隙/转速可靠，并可根据要求实现自动调速，要求装置高效节能。
可通过逻辑控制器PLC或DCS控制系统发出的信号调节电动执行机构，调节导体盘与永磁盘之间的的气隙，到达调节输出的目的。
如果远方信号异常或故障，可以现场就地通过手动装置调节执行器的动作。
具体控制逻辑图见图1。
（3）上位机设定执行器开度控制画面，可进行执行器开度操作，设定永磁调速装置温度≥70°报警，≥90°跳闸水泵。
具体计量方法为当电机启动后，由检修人员现场读取综合保护装置的电流读数，并用钳形电流表进行测量，确认电流读书的精确性。
因综合保护装置已接入后台DCS监控，电机频繁启动时还可调取DCS历史数据，根据电机的实际运行工况计量电流，以确定节能效果。
2.4 关于是否截轴的问题由于原系统连接轴的直径为55mm，而轴的整体长度达到135mm。
永磁调速器的自重较大，直接加装的话可能引起轴的弯曲，因此只能将原先的轴截断，或则是在轴的中间加装刚性支撑。
采用截轴的方法，只用将原联轴器位置的轴切除部分，多出的空间距离加装永磁调速装置，这样不仅不用对原有的基础进行施工加长，而且能切实做到电动机与负载泵无机械连接，降低整个系统对轴对中的要求，最大程度的改善系统整体的振动问题。
但由于原轴径太小，如果在泵轴上直接加装永磁调速器，运行安全将处于一种完全不可控的状态，且设备厂家经过计算，结果也证明了可靠性较差，风险较大。
另外一种方式：加装刚性支撑。
为了留出永磁调速器的安装位置，首先需要对泵和电机的基础进行加长，并对刚性支撑的地基基础进行制作，刚性支撑及配套的轴承的还需另外购买。
整体方案需增加约4万元的投资，但是却可以将风险降到最低。
需要指出的是，刚性支撑与泵之间依旧是机械连接。
这样两则之间对中要求依然较高，永磁调速固有的隔振特性无法得到发挥。
综合以上，特别是出于对安全的考虑，最终确定加装刚性支撑，工艺图如图3 所示。
3.设备运行中存在的主要问题及对策永磁调速作为一种新兴调速技术，其优势是相当明显的，主要包括：柔性启动，启动电流明显降低；噪声、振动大幅降低，大大延长了电机与负载的使用寿命；调速比大；能量转换和传递安全；长期运行稳定可靠；机械结构简单，出现故障时间长，易于或很少维护；绿色环保，高效节能等。
但是结合目前国内外文献以及现场实际运行情况上来看，该技术也存在滑差、动态响应性较慢、额外的轴向载荷、漏磁、惯性大、改造成本高等问题。
下面简述运行中主要存在的问题和相应的对策。
3.1 运行中的设备噪音问题在前期的调研工作了解到，实际运行中的永磁调速器会发出尖锐的呼啸声，与电动机运行中的轴承磨碰声类似。
经现场实证，此声音的来源主要是散热片与空气摩擦所产生的噪音。
散热片的结构如图5所示。
图5 散热片因调速机构永磁盘运动将在导体盘上感应出涡流，伴随而来的是大量的热量，因此需要加装散热装置。
永磁调速机构的冷却方式分为两种，一种是加装散热片，一种是另外配置冷却油站。
而冷却油站主要应用于功率大于400kW的大型电机调速机构上，按照通用的做法，400kW以下的电机调速机构主要靠散热片冷却。
散热片安装在永磁调速机构的导体盘上。
实际上散热片的安装方式有很多形式，经生产厂家实验研究得出：当散热槽与导体盘的实际运动方向平行时，产生的噪音最小。
反之，当散热槽与导体盘的实际运动方向垂直时，产生的噪音最大。
但是从散热效率上来说，研究结果表明平行安装的散热效率仅为垂直安装的10%。
因此从目前的综合情况考虑，永磁调速机构在运行中产生的噪音不可避免。
为了解决这一问题，主流做法是在永磁调速机构外加装隔音罩，隔音罩的内部还配备有隔音棉，以达到最大的隔音效果。
本项目电厂所选用的调速机构正是采用了这样的降噪形式，具体样式如图3-7所示。
经现场实测，调速机构所产生的噪音保持在82分贝左右，而隔音罩内部为130分贝以上。
首先此隔音罩的安装成本低，不用额为投资冷却油站，另外也很好的保护了设备及人身安全，降低了噪声污染，特别是避免了现场人员受到转动机械的伤害。
3.2 关于电动执行机构的维护问题从之前的设备调研及厂家现场服务人员处了解到，永磁调速机构在后期的维护工作主要集中在电动执行机构上。
电动执行机构的工作原理都是利用电机的正反转来实现目标设备的实际位移，其移动行程量可通过就地手动调整，或则通过控制系统的闭环控制实现。
当泵组实际运行时，永磁调速机构会根据实际负载量的反馈来调整永磁盘和导体盘之间的间隙。
但是当负载变化频繁时，执行机构的电机的也将频繁的正向和反向运动，这种频繁的运动将会大大的降低执行机构的使用寿命。
同时，由于调速机构为纯机械调节，调整目标值的精确度与变频调速相比还是有很大的区别，如果遇到调整市区，在目标值反复摆动，也将造成调速机构的频繁正反向运动。
目前解决这一问题的主要途径是适当放宽目标调整值的区间，也就是说当调速机构调整到某一调节区间时，电动执行机构就将结束调整运动，从而减少执行器的运动频率，提高使用寿命。
3.3 滑差由磁力耦合器的工作原理知，这种耦合传输转动是由永磁转子与导磁转子的相互作用而产生的，所以该转矩的传输是不同步的，也就是说与负载相连的永磁转子的转速小于与电动机轴相连的导磁转子的转速。
形成这个转速差就叫滑差。
气隙值越大，速度越小，滑差就愈大，所以滑差在低速阶段是很明显的。
从原理上知，滑差是不可避免的，因此为了减少滑差带来的振动和噪声，一般建议系统启动时空载或轻载启动，这样系统启动时，系统不会因为过高负载而出现稳定性差等一系列问题。
3.4 动态响应该耦合器调速原理是通过改变电机转速来改变输入系统的转速，由于一般的异步电机的转动惯量可能大于执行元件（比如液压泵）的转动惯量以及本身的滑差影响了加速性能，减速也不能过快。
改善控制系统的结构、减小控制环节的个数会提高该耦合器与系统之间响应的快速性。
3.5 额外的轴向载荷因为电机与泵之间是无接触机械连接，主要通过气隙来调节转矩，所以两者之间的耦合器需要良好的机械支撑，那么轴向载荷就不可避免的增加。
合理的布置永磁转子与导磁转子的位置，利用磁路之间的作用力可以减小轴向的载荷。
3.6 漏磁问题漏磁无处不在，这个问题是不可避免的。
解决这个问题初步设想可以采用合理的磁路结构或者是采用好的磁隔离装置，比如，采用内磁式和双磁式结构，可以形成磁屏蔽，减少漏磁。
3.7 调速机构的惯性问题根据磁力耦合器的调速原理，当电机停止工作时，由于惯性，负载轴还会继续转动，不利于调速的稳定性；而且惯性越大，调速的稳定性越差。
解决这个问题可以从两方面着手：一是在负载轴位置增加一个制动机构；二是每次要电机停止工作时，可以先将气隙调到最大，然后再停机，这样便可以降低负载轴的转速，减小惯性对其影响时间。
4.小结通过永磁调速技术在化水车间3台水泵改造应用中的调试以及运行观察，其节能率平均值为45%，设备温升振动值等其他参数均符合技术协议之要求，且永磁调速器对提高系统运行安全稳定性，降低生产成本和运行费用等方面，具有更为重要的意义。
在永磁调速进行节能改造的过程中，设备制造厂家与电厂技术人员一起对永磁调速装置的实际应用进行了深入探讨研究，积累了宝贵经验，实现了优化设备结构，节能降效的目的。
并且本次改造的成功实施，也为永磁调速技术的现场改造提供了成功范例和一手数据。
参考文献:[1] 王仁才.磁力耦合器在火电厂供水系统中的应用[J].城市建设理论研究，2013，12：50-53.[2] 万援.调速型稀土永磁磁力耦合器的性能研究[D].沈阳：沈阳工业大学，2013.[3] 张宏.新型节能调速设备永磁磁力偶合调速器的原理及应用[J].中国电力教育，2009，：551-553.。
火电厂闭式水泵的永磁调速器节能改造分析
火电厂闭式水泵的永磁调速器节能改造分析永磁调速器为磁力非接触性的软联接，它具有高效节能、高可靠性、可在恶劣环境下应用、减少系统维护和延长系统使用寿命等特点，是风机及泵类设备节能技术改造的首选。
徐矿电厂分别对每台机组的一台闭式水泵进了永磁调速器的改造。
改造后电机电流下降明显，节电率较高。
标签：永磁调速；闭式水泵；节能；改造0 引言江苏徐矿综合利用发电厂（简称徐矿电厂）为2台330MW循环流化床机组。
每台机组为辅机配备了2台闭式水泵以提高冷却水，正常运行时，一运一备。
但由于系统的设计冗余要求，加上水泵的运行流量需求随机组负荷和季节气温的变化而变化，特别是在我厂锅炉引风机由液力耦合器调节技改为变频器调节后，导致其减少了一个重要用户，使闭式水泵具有了更大的余量空间。
改造前，闭式水泵全出力运行，当水温变化时，其各用户调门开度也跟随变化，致使系统压力产生较大变化，为保证系统压力的稳定，通过调节再循环阀门的开度来控制通过各用户的水量大小。
此时，闭式水泵一直满负荷运行，而其中一部分出水被再循环，导致一定程度的做功浪费。
由此，为了降低厂用电率，减少发电成本，徐矿电厂通过深入调研后，对闭式水泵进行了加装永磁调速器的技术改造。
1 永磁调速器系统构成与工作原理永磁驱动技术是采用永磁调速器替代原有的联轴器，把原来的硬联接改为磁力非接触性的软联接。
它具有高效节能、高可靠性、无刚性连接传递扭矩、可在恶劣环境下应用、极大减少整体系统振动、减少系统维护和延长系统使用寿命等特点。
尤其是其不产生高次谐波，且在低速运行下不造成电机发热的优良调速特性更使其成为风机及泵类设备节能技术改造的首选。
永磁调速器是透过气隙传递转矩的传动设备。
电机与负载设备转轴之间无需机械连结，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，因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。
永磁调速节能原理介绍 永磁调速节能效果案例分享
永磁调速节能原理介绍永磁调速节能效果案例分享
永磁调速的节能优势是他最明显的优点。
永磁调速设备具有结构简单、无谐波、可靠性高、易维护的特点，近年来得到广泛应用。
火电厂中，开式水系统一般承担闭式水、主机冷油器与真空泵等设备的冷却水，原设计流量一般不可调，各用户自行节流调节，节流损失大，特别在冬季环境温度较低时，浪费很大。
此时引进永磁调速一是个不错的选择。
应用实例
某火电厂有2台300MW机组,每台机组配置2台开式循环水泵,开式冷却水取自循环水供水管,经过升压至0.38MPa供给各级用户,回水至循环水回水母管。
开式水泵参数:功率,280kW;额定流量,2 580m3/h;扬程,28m;额定转速,1480r/min。
在综合比较各种调速改造方案后,在#1机组一台开式水泵上采用了永磁调速技术改造方案。
改造示意如下图。
改造完成后的运行参数:铜盘与永磁盘气隙最大时的平均稳定输出转速为383r/min,;气隙最小时水泵平均稳定转速为1 436r/min,当指令从0%到100%连续调节时,最高、最低转速的变化时间约60s。
节能效果
改造后的#1机组与未改造的#2机组运行数据对比如下。
建议：重要性不高的设备，如电厂高压水泵等，使用永磁调速是个不错的选择。
安徽沃弗电力科技有限公司是一家集科研、设计、生产、销售服务为一体的高新技术企业，凭借在永磁传动领域的专业水平和成熟的技术，在工业领域迅速崛起。
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脱硫装置浆液循环泵工频运行改永磁调速运行节能研究报告
脱硫装置浆液循环泵工频运行改永磁调速运行节能研究报告朱海娟冯骏（重庆远达烟气治理特许经营有限公司重庆401122）摘要:脱硫循环泵运行状态及能耗水平直接影响发电机组经济运行，本文介绍了某发电公司2X660MW机组燃煤煤质不稳定，受燃煤和机组负荷变化的影响，在特殊工况工况下，循环泵组合运行方式随之变化，运行2台循环泵不能满足达标排放要求，运行3台循环泵时DCS显示出口SO2为零（环保监督部门认定为无效数据），且循环泵频繁启停，存在设备损坏的风险，采取的脱硫装置浆液循环泵工频运行改永磁调速运行的节能经济分析。
关键词：浆液循环泵永磁调速节能报告1前言某电厂2X660MW机组#1、#2脱硫装置均完成超低排放改造。
每套脱硫装置配置4台浆液循环泵，浆液循环泵系统电机生产厂家为湘潭电机股份有限公司，浆液循环泵生产厂家为五二五泵厂，减速机生产方式，泵出口不设置阀门，为确保机组的安全运行，每台脫硫装置至少运行2台循环泵。
某电厂燃煤煤质不稳定，受燃煤和机组负荷变化的影响，浆液循环泵组合运行方式随之变化，循环泵频繁启停，存在设备损坏的风险。
超低排放改造后，在特殊工况下，运行2台循环泵不能满足达标排放要求，运行3台循环泵时DCS显示出口SO?为零，可能被环保监督部门认定为无效数据，为同时实现有效达标排放、节能降耗, 有必要对循环泵进行调速改造。
2实施方案：在脱硫浆液循环泵电机和减速机之间加装永磁调速器，在电机转速不变的情况下，通过调节气隙改变泵的转速进而实现流量或出力的调节，改造后系统结构及相关参数组成如下：厂家为SEW,浆液循环泵设计为工频额定出力运行表（一）改造设备原电机参数调速范围冷却方式调速器组成#1B浆液循环泵1120kW/1489rpm60%〜100%无极调速油冷永磁耦合器+稀油站+就地控制柜#2B浆液循环泵1120kW/1489rpm #2C浆液循环泵1250kW/1491rpm永磁调速器技术是近年来国际上开发的一项突破性新技术，是专门针对风机、泵类离心负载调速节能的适用技术。
苏州市江远热电厂改造方案1.13
苏州市江远热电有限责任公司永磁调速器节能改造技术方案国家科技部2010年度《科技型中小企业技术创新基金》立项立项代码：10C26213201089南京艾凌节能技术有限公司2015年01月目录1 节电分析 (3)1.1 现场实际运行情况 (3)1.2 永磁调速器节能分析 (4)2 永磁调速器改造方案 (6)2.1 设备选型 (6)2.2 引风机详细改造方案 (7)2.3 改造及施工参考的技术规范 (15)3 供货范围 (16)3.1 引风机供货范围 (16)4 工程施工周期 (17)5 现场安装及售后服务 (18)5.1 现场安装 (18)5.2 售后服务 (18)1 节电分析1.1 现场实际运行情况1.1.1 引风机现场参数表1 3#炉现场参数表电机引风机铭牌数据铭牌数据型号型号VR50-2360 D/S3 额定转速960r/min 额定转速960rpm额定功率355KW 轴功率302kW额定电流额定流量额定压力6000V 额定压力/扬程功率因数效率方向左旋135°实际参数实际工作电流阀门开度单价电费表2 4#炉现场参数表电机引风机铭牌数据铭牌数据型号型号VR65Ⅱ-2650 D/N2 额定转速980r/min 额定转速980rpm额定功率800KW 轴功率702kW额定电流额定流量额定压力6000V 额定压力/扬程功率因数效率方向右旋135°实际参数实际工作电流阀门开度单价电费1.2 永磁调速器节能分析最大输出能力配备风机或水泵系统。
而真正实用中，绝大多数情况下并非需要系统在满负荷下使用，而是根据负载的实际需要，通过流量控制元件如阀门或风门挡板等实现流量或压力的调节，以满足生产过程的需要。
最典型的控制流量或压力的方法是使用阀门或风门挡板。
此时，风机或水泵系统的效率＝电机效率×调节流量或转速或压力控制原件的效率×风机或水泵效率×输送管道的效率。
如果其它效率恒定的情况下，系统效率取决阀门调节方式耗能情况：根据风机、水泵系统设计原则，为了保证负荷最大时风机或水泵系统满足输出要求，通常需要按系统的于调节流量或转速或压力控制设备的效率。
电厂工业水泵永磁调速改造分析
周 阳，王 颖，商丽娜(国电谏壁发电厂，江苏 镇江 212006)电厂工业水泵永磁调速改造分析〔摘 要〕 针对某电厂工业水泵能耗问题，介绍了永磁调速器的工作原理、技术特点以及其在该电厂11号工业水泵系统上的安装和调试工作。
改造后，采用“电机+负载调节器+水泵”的系统布置，具有运行能耗小、稳定性高的优点。
〔关键词〕 永磁调速器；工业水泵；节能；安装调试导体中产生涡流，进而产生感应磁场，与永磁体的磁场交互作用，从而实现扭矩传递。
调速机构在运行过程中可通过调节永磁组件和导体组件的相对位置，改变2者之间耦合的有效部分，来改变2者之间传递的扭矩。
永磁调速器的主要结构部件为：永磁转子组件(连接于负载侧)；导体转子组件(连接于电机侧)；调速机构。
其结构示意如图1所示。
使用永磁调速器能实现电动机和负载之间无接触式连接，能有效解决旋转负载系统的中软启动、调速节能、减振等问题。
图1 永磁调速器的结构示意2.2 永磁调速器的技术特点(1) 纯机械构造，不用电、无接触、无摩擦，长寿命周期。
相较于变频器、斩波内馈调速设备、液力耦合器等其他调速节能设备，永磁调速器结构最为简单，安全性高，运行中无摩擦、隔离振动，寿命可长达30年。
(2) 简单、可靠、高效。
永磁调速器是通过调0 引言众所周知，在电厂生产过程中，水泵是按照最大负载进行设计和安装的，但水泵最大负载运行仅仅是生产中的某段时间，其余时间水泵是利用阀门调节出水量的。
由于阀门调节方式仅改变了通道的通流阻力，而对电动机的输出功率改变较小，所以浪费了大量的能源。
为了响应国家节能减排的政策，某电厂对工业水泵进行了永磁调速改造，大大降低了能耗，同时提高了系统的稳定性。
1 设备概况该电厂11号工业水泵的性能参数为：设计流量280 t/h，扬程63 m，配套380 V 电机功率为75 kW，转速2 980 r/min，额定电流139.9 A，连接方式为刚性直连。
原运行方式通过回流阀门将系统压力控制在0.52 MPa，水泵电机电流在100—120 A 波动。
电厂工业水泵永磁调速改造
且国内目前尚无同样的案例，具有一定的风险性。 下调的话，将能使节能效果达到 ３ ０ ％ ～４ ０ ％ 。且改
加装中间刚性支撑的话，没有上述的风险，但 造后，同时使用 Ｂ ／ Ｃ 泵时，由于水泵转速改变了，
是工作量和投资额较大。由于原有空间不够，需要 水泵不再憋压运行，气蚀现象得到大大缓解。■
2010.No.6·月刊
图 １ 永磁调速原理图
气隙
到了使用状态和寿命。 而永磁磁力驱动技术是以现代磁学的基本理论，应用
导体转子
气隙控制器
永磁材料所产生的磁力作用，来实现力或者力矩（功率）无
接触传递的一种新技术。实现这一技术的装置称为永磁磁
力驱动器，或称为永磁磁力传动器、永磁磁力耦合器、永 磁磁力联轴器等。目前全球永磁调速设备已成功应用约
（２ ）中间刚性支撑与泵的中心找正的问题。在
节
（８ ）维护工作量小，几乎为免维护产品，维护 找正的过程中，我们发现一个现象：永磁调速装置
能
与
费用近于零。
出力由 ０ ％ 调到 １ ０ ０ ％ 时，也即导体转子和磁转子间
环
隙变化时，中间刚性支撑与泵中心的数值是变化
保
２ 永磁调速改造实施及分析
的。由于在这个过程中泵轴没有动过，那么也就是
无几。
中间刚性支撑与泵的中心找正提出了较高要求。
（２ ）构造简单，占地面积小，本身无需电源即 谨慎起见，我们选取了方案二，加装中间刚性
可工作，可在高温、低温、潮湿、肮脏、易燃易爆、 支撑的方案（如图 ３ 所示）。
电压不稳及雷电等各种恶劣环境下工作。 （３ ）体积小，容易安装。
刚性支撑地脚螺栓 电机钢底座地脚螺栓
57
基于水泵出力平衡以及满足运行方式的要求， 说在这个过程中，中间刚性支撑轴的位置发生了变
电厂永磁调速系统技改方案
内蒙古亿利化学工业有限公司热动厂生产水泵永磁调速节能技改方案日期：二0一三年四月目录1、方案编制的目的和依据 (2)2、生产规模及产品方案 (3)3、生产方法、工艺流程及布置说明 (6)4、原材料数量级供应来源 (9)5、简要工艺计算： (9)6、工程主要内容：（包括设备、工艺、土建、电气、仪表等的安装） (9)7、动力消耗及来源 (10)8、三废”名称及排放量，综合利用及治理方法 (10)9、劳动定员及增减情况 (10)10、主要经济效果（或社会效益） (10)12、设备一览表（包括设备、电气、仪表等名称、规格、材质、数量和价格） (11)13、材料一览表（包括钢材、木材、水泥及特殊材料的名称、规格 (12)永磁调速器、电缆、二次灌浆料。
(12)14、投资估算（包括直接费用、间接费用、不可预见费用、工程造价等） (12)1、方案编制的目的和依据为了响应国家和集团公司的号召，实现增产节能，特制定本方案，以实现生产水泵的节能。
热动厂净水站共有3台生产水泵，1台全年运行，负荷大时开两台，一台备用。
建议先技改一台。
水泵技术规格：电机功率：315KW转速：1490RPM电源：10000V额定电流：23A运行电流：21.7A水泵扬程：53米阀门开度：50%数量： 1目前水泵全速运行，生产水量没有随实际的需要量进行调整，只在后端用回流阀门调节，阀门前后压力不平衡，造成了电能的大量浪费。
所以根据目前生产情况来看，只需配安装一台永磁调速器就可以解决问题，方便，实用，节能，无污染。
水泵调速节能的理论依据：按照水泵负载的比例相似定律，功率消耗与泵的转速的三次方成正比，根据管路系统的流量或压力调节泵的转速，取消阀门截流的效果，节能效果突出。
2、生产规模及产品方案为了能够合理的利用资源，在水泵上安装一台永磁调速器。
连接在泵与负载之间。
永磁调速是近年来新材料（稀土）、新技术发展进步的节能产品，其通过导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输，可实现电动机和负载间无机械连接的传动方式，其工作原理是：当电机和负载两者之间相对运动时，装在电机侧的导体转子切割磁力线，在导体中产生涡电流，涡电流进而产生反感磁场，与装在负载侧的永磁体转子产生的磁场交互作用，从而实现两者之间的扭矩传递。
火电厂凝结水泵永磁调速器节能改造分析
53中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2018.08 （下）鸿电2A、2B 凝泵变频在35~40Hz 之间振动大，凝泵变频实际未起作用，大大影响了凝泵设计变频控制的节能降耗作用。
还有一重要原因是鸿电立式凝结水泵电机（一用一备）目前采用的是变频器（一拖二）方式进行调速节能控制，变频器为一拖二的模式，变频全年处于工作状态，这就加速了变频器的老化速度，增加了变频器的维护量和维护费用。
因此鸿电为了降低厂用电，降低维护成本，深入调研决定对2A 凝结水泵加装永磁调速器改造。
1 设备概况（如表1）2 永磁调速器的工作原理永磁调速器是透过气隙传递转矩的传动设备。
电机与负载设备转轴之间无需机械连结，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，因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。
其主要由四个部件组成：内转子（与负载轴连接的永磁体盘）、外转子（与电机轴连接导磁体盘）、执行机构（调整磁盘与导磁盘之间耦合面积的机构）、转轴连接壳与紧缩盘（紧缩盘装置与电机及负载轴之间的连结）。
3 改造方案永磁调速驱动器是纯机械装置，只需在改造时，根据设备尺寸，重新建造基础，将凝结水泵电机上移，使永磁调速器有足够空间安装在电动机和水泵之间。
在2A 凝结水泵电机与泵之间安装了永磁涡流柔性传动调速装置一套以及加装控制执行器一套。
通过逻辑控制器PLC 将参数调节信号通过PID 调节，变成4～20mA 信号驱动执行机构，推动永磁调速装置的气隙调节动作，实现调速功能。
不仅能起到与变频器一火电厂凝结水泵永磁调速器节能改造分析李智福*（福建省鸿山热电有限责任公司发电部，福建 福州 350001）摘要：永磁调速器为磁力非接触性的软联接，它具有高效节能、高可靠性、可在恶劣环境下应用、减少系统维护和延长系统使用寿命等特点，是风机及泵类设备节能技术改造的首选。
永磁同步电动机调速控制系统的设计
永磁同步电动机调速控制系统的设计一、引言随着工业自动化程度的不断提高，对电动机调速控制系统的要求也越来越高。
永磁同步电动机由于具有高效率、高动态性能、结构简单等优点，在工业应用领域得到了广泛的应用。
本文针对永磁同步电动机调速控制系统进行设计，旨在提高电动机的控制精度和稳定性，满足工业控制系统对电动机的高要求。
二、永磁同步电动机的特点永磁同步电动机是一种以永磁体作为励磁源的同步电动机，具有以下特点：1. 高效率：永磁同步电动机具有更高的效率，可以节约能源和降低能源消耗。
2. 高动态性能：永磁同步电动机响应快，转速调节范围宽，能够快速稳定地响应负载变化。
3. 结构简单：永磁同步电动机结构简单，维修方便，减少了机械部件的使用。
4. 负载适应能力强：永磁同步电动机对负载变化的适应能力强，即使在高负载下也能保持稳定。
三、永磁同步电动机调速控制系统的组成永磁同步电动机调速控制系统主要由电机、传感器、控制器和执行器等组成。
1. 电机：永磁同步电动机作为控制系统的执行部分，负责将输入的电能转换为机械能输出。
2. 传感器：传感器用于感知电机的运行状态，通常包括转速传感器、位置传感器等。
3. 控制器：控制器负责采集传感器的信号，并根据设定的控制策略计算出控制信号，通过执行器控制电机的转速。
4. 执行器：执行器将控制信号转换为电机控制的动作，常用的执行器包括功率放大器、变频器等。
四、永磁同步电动机调速控制系统的设计方案根据永磁同步电动机的特点和调速要求，设计一个高性能的控制系统，主要包括以下几个方面的内容：1. 传感器选择：选择合适的转速传感器和位置传感器，并合理布置在电机上，以获取准确的电机运行状态。
2. 控制器设计：设计高性能的控制算法，根据传感器的反馈信号，实时计算控制信号，以实现电机的稳定调速。
3. 执行器选择和驱动设计：根据电机的功率和性能要求，选择合适的功率放大器和变频器等执行器，并设计合理的驱动电路，以实现控制信号与电机的精确匹配。
电厂永磁传动器和调速器改造方案
电厂永磁传动器和调速器改造方案一､概述电厂大部分水泵､风机的额定参数大于实际需求,而且水泵､风机常年处于恒速运行状态,通常都是以阀门或风门挡板调节所需流量与压力, 大量能源耗损于阀门或风门所增加的阻力上, 极不经济更不合乎国家节能检排的号召. 若采用调速技术根据需求风量与风压不同而调节相应转速,则可达到显着节能效果｡永磁驱动技术近年来国际上开发的一项突破性新技术,是专门针对风机､泵类离心负载调速节能的适用技术｡它具有高效节能､高可靠性､无刚性连接传递扭矩､可在恶劣环境下应用､极大减少整体系统振动､减少系统维护和延长系统使用寿命等特点｡尤其是其不产生高次谐波且低速下不造成电机发热的优良调速特性更使其成为风机及泵类设备节能技术改造的首选｡待改设备选用水平安装永磁调速器如下:二､设备描述工业水泵三､方案描述(一) 系统构成与工作原理永磁调速器是透过气隙传递转矩的革命性传动设备,电机与负载设备转轴之间无需机械连结,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,因而在导磁盘中产生涡电流(Eddy Current),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｡永磁调速器由四个部件组成:永磁转子:镶有永磁体(强力稀土磁铁)的铝盘,与负载轴连接 导磁转子:导磁体盘(铜或铝), 与电机轴连接 气隙执行机构:调整磁盘与导磁盘之间气隙的机构转轴连接壳与紧缩盘:以专利紧缩盘装置与电机及负载轴连结从上面的原理图中看出,电机与负载之间的扭矩传输,不同于常规的硬机械连接方式,是通过气隙连接的,它不仅可以通过调整气隙实现转速调整,还带来很多其它调速方式所不具备的优点｡永磁转子转轴连接壳与紧缩盘导磁体盘(铜或铝)气隙调整机构(未显示执行器)安装于系统中,永磁调速器PMD可响应于过程信号｡压力､流量､液位､或其它过程控制信号被控制系统接收和处理,然后提供到PMD的执行器｡该执行器调整气隙,从而调整负载速度以满足控制要求｡●流量/压力/温度传感器检测负载受控制量●通过逻辑控制器PLC将检测量通过PID调节,变成4~20mA信号驱动角度执行机构,推动PMD的气隙调节动作●人机界面用于客户设定负载输出量的界面●整个控制系统为全自动,当自动系统故障时,可通过执行器手动调节气隙●也可通过人机界面和/或PLC实现远程遥控●或直接由中央控制系统(DCS)进行远程遥控使用永磁调速的优点1. 调节范围: 永磁调速可在0~98%的范围内对负载进行无级调速｡2. 可实现过程控制,响应速度快PMD永磁调速接收标准4~20mA信号,根据输入信号调节负载转速,满足系统需求,响应速度快｡3. 空载启动,启动电流冲击小PMD在启动时,将气隙调节到最大,实现空载启动,可极大的降低电机启电流所需时间｡4. 减少振动:由于PMD永磁调速是非机械连接的调速装置,泵和电机没有机械硬连接,完全是通过气隙传递扭矩的,这样的好处是隔离了振动的传递,减低振动｡消除振动能力最高可达80%5. 可靠性高,维护少: 设备结构简单,故障率底,维护成本低｡6. 使用寿命长: PMD永磁调速的使用寿命可达30年7. 节能: 通过调节负载转速,提高效率,减少管路损失,减低电机负荷,节能效果明显｡8. 适应于各种严酷工作环境电网电压波动较大,谐波含量较高,易燃､易爆,潮湿,粉尘含量高,高温､低温等场所｡9. 无谐波干扰: 非接触性的机械联结,不产生谐波干扰｡(二)配套工程1基础设计永磁调速器与永磁传动器的安装方式简单,工程量小,它是安装在电机与负载之间的位置｡为了安装永磁调速驱动器,只需在电机与负载之间预留适当空间,并将永磁调速驱动器安装于电机和负载之间即可｡(若属改造设备则需进行部份基础改造工程, 延伸电机基座)2电动执行器永磁调速器配套稳定可靠之电动执行机构, 可充分满足风机调速和现场环境要求｡执行器防护等级为IP55 或NEMA 4X, 使用220V电源, 接受DC 4~20 mA 模拟信号可实现比例控制｡所接受来自甲方DCS系统的控制信号应包括速度调节信号及故障状态下使永磁调速器气隙推至最大的信号(AO)｡永磁传动器,在固定气隙下工作,无需电动执行器｡3控制界面对用永磁调速器,可使用现场PLC控制柜或由中央控制式(DCS)系统进行遥控｡永磁调速器附带的控制器通过处理各种信号实现对负载调速,包括压力､流量､等其它过程控制信号｡永磁调速驱动器可以方便地搭配一般标准电机系统,不需要变频专用电动机也不须对供电电源进行任何改动｡安装永磁调速驱动器以后,对整个系统不产生谐波污染或电磁波干扰｡在大多数情况下,不需传统的的过程控制硬件设备(如控制阀),负载将在最优化的速度运行,增加能源效率,减少运行和维护成本｡工业水泵加装永磁调速器安装示意图:电机风机(三) 节能原理在实际工程设计与应用中,为了保证负荷最大时风机或水泵系统满足输出要求,通常需要按系统的最大输出能力配备风机水泵系统,而真正实用中,绝大多数情况下并非需要系统在满负荷下使用,而是根据负载的实际需要,通过流量控制元件如阀门或风门挡板等实现流量和/或压力控制,以满足生产过程的需要｡最典型的控制流量和/或压力的方法是使用阀门或风门挡板｡整个风机或水泵系统的效率=电机效率×调节流量或转速或压力控制设备的效率×风机或水泵效率×输送管道的效率｡如果其它效率恒定的情况下,系统效率取决于调节流量或转速或压力控制设备的效率｡由于阀门或风门挡板通过调节开度实现输出流量或压力的调节,电机和负载的转速并未发生变化,从相似定律可以看出,输入功率并不会因为阀门开度变化而变化｡当阀门或风门挡板开度<100%或调节器非直通型,流体经过阀门或风门挡板都会造成非常大的能量损失,同时在阀门或风门挡板两端产生很大的压差,特别是在风机或水泵的输出端的压力增高,使得风机或水泵的运转点偏离最佳效率点,因此,阀门开度减小时,电机输入功率不会显着减小,很多能量由此浪费掉｡采用永磁调速器技术,可以通过调节气隙实现流量和/或压力的连续控制,取代原系统中控制流量和/或压力的阀门或风门挡板,在电机转速不变的情况下,调节风机或水泵的转速｡风机水泵等离心负载符合相似定律:Q1/Q2 = n1/n2(流量变化与转速变化成正比)H1/H2 = (n1/n2)2(压力变化与转速变化的平方成正比)P1/P2 = (n1/n2)3(负载功率变化与转速变化的立方成正比)T1/T2 = (n1/n2)2 (负载扭矩变化与转速变化的平方成正比)电机输出功率P = T x ω (功率= 扭矩x 转速)所以电机输出功率P1/P2 = (n1/n2)2从上面公式及图表可以看出,当输出流量和/或压力减少时,按照离心负载的相似定律,电机功率急剧下降,减少了能源需求,从而大大地节约了能源｡例如,当输出流量需求仅降低20%满负荷流量,输出压力降低到满负荷的38%,而能源需求降低了将近50%!如果不考虑调速装置的能耗,节能效果可达50%｡当然,任何一种调速装置都是需要耗能的,但这种能耗远远低于输入能耗的降低,因此可以实现很好的节能效果｡必须指出:节能效果主要取决于风机水泵系统实际持续运行的工况｡合理的工作点设置是系统节能设计的基点｡n:水泵性能曲线R:管网特性曲线风机在运行时,其工作点是风机H-Q曲线与管网H-Q曲线的交点｡风机的正常工作点为A,当风量需要从Q1调到Q2时,●采用阀门调节时,管网特性曲线由R1改变为R2,其工作点A调至B点,其功率为OQ2BH2’所围成的面积,其功率变化很小,而其效率却随之降低｡●采用调速调节时,可按需要调整电机转速,改变设备的性能曲线,图中n1到n2,其工作点A调至C点,使其参数满足工艺要求,其功率为OQ2CH2所围成的面积,同时其效率曲线也随之平移,依然工作在高效区｡由于功率随转速3次方变化,故节能效果显著｡节能量P=(H2’-H2)×Q2(四)､节能量化分析1.工业水泵节能分析电机铭牌数据风机铭牌数据额定功率132KW 额定功率额定电压380V 额定流量342~540m³/h 额定电流240.4A 额定压力0.6MPa 额定转速1490rpm 工作效率功率因数0.88目前的工作状态单价电费0.4692实际流量:220~260m³/h,电机电流120A工业水泵的额定流量=(342+540)/2=440m³/h工业水泵额静扬程按照25m估计工业水泵的轴功率=Q*H*9.8/η(水泵效率按0.6估计)=440*60*9.8/0.65/3600=110kw改造前电机的功率=1.732*380V*120A*0.88*0.948(电机效率)=66kw根据工业水泵参数,模拟出的水泵性能曲线如下图:由模拟曲线可计算出,在流量240m³/h时,对应的电机功率约为51kw节电率=(66-51)/66=22.7%年节电费=(66-51)*7000小时*0.4692=5万详细节能分析见附件｡(五)､安全生产分析1. 电压敏感性变频调速:变频调速是将输入电压通过变频器输入整流器变为高压直流电压,之后通过能改变频率的逆变器变换成频率可变的高压交流电来驱动电机运行的,是变频率的调速技术｡因为变频器输入端直接连接到电网,对电网电压更为敏感,电压变化､电流变化､雷击浪涌等,直接影响变频器电子设备的可靠性,容易造成变频器的绝缘击穿､控制器件的损坏等,因此其安全性最低,极大地降低了原系统的可靠性,为提高可靠性,一般应安装避雷装置｡永磁调速:永磁调速设备为精密的纯机械的设备,采用的负载滑差调速技术｡因为该设备与电无关,因此对电网电压不敏感,不影响原系统的可靠性｡2. 对原系统电机的改造及要求变频调速:尽管变频器调速不需要改造电机本身,由于变频器的输出电压是由许多方波叠加而成的正弦波,存在着很大的谐波分量,高次谐波电流很大,容易导致电机过热(因为趋肤效应),因此严格说来,电机应该使用绝缘等级为H级的电机,才能保证原有电机的设计寿命,一般现有改造忽略了变频器对电机寿命的影响而直接采用现有电机,是非常不合理的｡永磁调速:不改变原有系统的可靠性｡3. 环境要求变频调速:变频器为复杂的电力电子装置,其控制回路采用可控硅或IGBT实现电流调节,半导体元件通常要求在0~40℃环境下工作,同时对环境湿度也有要求,一般为相对湿度60~90%,因此,必须为调速设备提供专用房间并安装空调｡永磁调速:永磁调速装置为精密的纯机械装置,允许在-50~+100℃环境下工作,甚至可以在0~100%相对湿度环境下工作,一般不需要提供任何环境条件｡4. 电机启动变频调速:变频器可以从0转速启动,但启动过程中负载一直加载,启动时间很长,启动过程中电机处于低转速状态,电机发热厉害,但启动电流较小､管路压力平稳增加,不会造成管路压力突变｡永磁调速:电机启动时,负载可以完全断开,实现零负载启动,当电机转速很快达到全速时,负载平滑启动,启动时间短,电流冲击小且管路压力平稳增加,不会造成管路压力突变｡5. 电力谐波和功率因素的影响变频调速:变频器直接串联在电网侧与电机之间,且通过整流方式输入,因此在电网中产生很高的､频率范围很广的谐波电流,通常由变频器产生的总谐波电流要超过60%以上;由于谐波电流,经常使得功率因素补偿电容烧毁,熔断器熔断､空气开关跳闸､线路过载｡为了防止上述故障,通常需要投资很昂贵的谐波治理设备｡永磁调速:因与电网无关,因此不会产生谐波｡6. 调速的可靠性变频调速:变频器是由整流滤波电路+变频逆变电路+复杂的控制电子电路组成,特别是其主电路,为了使用低压高频功率器件,不得不采取多级串联变换的功率电路,电路元件数量在数千只,因此其可靠性最低,通常MTBF在10年以下｡永磁调速:永磁调速装置由三个部件组成,铜盘+磁铁盘+间隙调节伺服机构,结构十分简单,因此可靠性十分高,一般MTBF可以超过25年｡7. 振动对系统故障率的影响变频器:该种技术并不改变原有风机水泵系统的机械连接方式,系统的震动､冲击和噪音完全取决于电机与风机或水泵的机械安装精度,也就是轴对准精度｡永磁调速:该技术采用了气隙传递扭矩的方法,系统的震动､冲击和噪音完全取决于电机与风机或水泵的自身精度,而与安装精度关系很小,在极限情况下,可以降低振动80%;从而极大地减少了机械能耗和磨损,轴对准精度的允差很大,安装和维护十分方便快捷｡8. 维护维修工作量及难度变频器:如上述原因,这种系统的可靠性相对低及受工况的影响,故障几率很高,又因为其技术复杂,故障诊断难度大,维护技术要求高,因此维护时间及MTTR大大增加,维护维修费用高昂,加之还需要原厂技术人员的协助,更使得系统的可用性降低｡永磁调速:因为该系统的可靠性高,几乎不受工况的影响,且能极大降低振动,因此故障几率很低,且因技术简单,容易诊断故障,维护技术要求低,因此维护时间很短及MTTR很低,系统的可用性很高｡。