永磁涡流柔性传动调速装置在转炉浊环水供应中的应用实例

王凯

摘 要：某钢铁企业转炉浊环水系统供水量大，电耗大，电能利用率低，为了进一步降低运行成本，进行ASD永磁涡流柔性传动调速装置改造，改造后运行电流大幅下降，设备维修次数减少，大大降低了系统的运行费用。

关键词：转炉浊环水系统；ASD永磁涡流柔性传动调速装置；运行成本

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.197

1 产线工艺用水情况介绍

山钢股份济南分公司炼钢厂转炉系统主要用水为转炉烟气除尘净化回收设施一文、二文及除尘设备、风机冲洗等设备用水，用水量1800m3/h。转炉烟气除尘一文、二文供水泵组水泵7台，开5备2；除尘设备冲洗泵组水泵2台，开1备1；冷却塔冷却热水泵组水泵4台，开2备2，用水处理后循环使用。该系统补充水量46m3/h，水的重复利用率95.4%。

2 运行中出现的新问题及改造方法

2.1 运行中出现的新问题

随着市场对企业成本要求的不断提高及节能技术的不断发展，进一步降低水泵电耗，提高水泵供水效率，降低系统运行成本成为摆在钢铁企业面前的新课题。该浊环水系统供水量大，水泵电机运行功率达到2158KW，电能利用率较低，成为制约企业降本增效的瓶颈。

2.2 改造方法

为了进一步提高该系统的电能利用率，深挖节能空间，经过多方咨询和考察，决定对该浊环水系统水泵的传动机构进行改造，加装ASD永磁涡流柔性传动调速装置，根据系统水量变化改变电机运行转速，从而使水泵运转速度最大限度的温和用户水量变化，达到节约电耗的目的。

3 ASD永磁涡流柔性传动调速装置介绍

3.1 节能原理

水泵系统未安装任何调速装置，在系统运行时，为满足工艺的要求需要调节阀门开度，这时水泵转速保持不变（一般为额定转速）。其实质是改变管路特性曲线的方式来改变水泵的工况点。当关小阀门时，管道局部阻力增加，水泵工况点转移，相应流量减少。以关小阀门来控制流量时，水泵本身的输出能力不变，压力特性不变，管阻特性将随阀门开度的改变而改变。但阀门调节是以消耗水泵的多余能量来维持一定的供给量，水泵的效率也将随之下降，存在大量的能量损耗，经济上不合理。

而通过调速方式对水泵的转速改变时，阀门开度保持不变（通常为最大开度），管路系统特性不变，而流量和压力特性随之改变。如图1所示，A为水泵平衡工况点（也称工作点），对应效率ηa，欲减小流量，可将转速降低，此时工况点为C，对应效率ηC，水泵仍处于高效率区内。如果采用阀门节流的方法来调节，则工况点为B，对应效率为ηB，水泵的效率下降。由此可见，在所需流量小于额定量的情况下，调速时的压力比阀门节流小，所以调速所需的轴功率也比阀门节流小，图中的阴影部分表示的就是水泵调速所节约的功率。很显然，与阀门节流相比，调速的节能效果很突出，水泵的工作效率更高。

3.2 技术创新点

（1）ASD永磁涡流柔性传动装置是通过调节扭矩来实现速度控制，电机输出到铜/铝导体转子的扭矩和永磁转子输出到负载的扭矩是相等的。这样，可以根据负载实际运行过程中扭矩的大小来调整电机输出端扭矩。负载要求扭矩小，电机输出扭矩小，相应输出功率也小。（2）当系统运转时，负载端的速度根据负载需要的扭矩，通过永磁涡流柔性传动装置改变空气间隙来调节（速度由空气间隙的宽度决定），而负载需要的能量决定电机消耗的能量。 根据实际应用，在全速运转时，永磁涡流柔性传动装置的工作效率能达到97%以上，而通过永磁涡流柔性传动装置调速后的能耗则降低到原来能耗的75%～33%。（3）永磁涡流柔性传动装置在某些调速范围内甚至比最高质量的变频器都要节能 （变频器需计入散热， 移除热量所需高耗能）。同时，永磁涡流柔性传动装置相对于其它调速装置的优点不仅限于节能，安装永磁涡流柔性传动装置之后，在对系统的总体评估中，总回报提高、节能效果、生产能力提高、设备寿命延长、维修率下降以及运行负担的减少等效果都很明显。（4）80%以上的转动设备都是由于振动而出现故障的，大多数的振动都是因为轴心偏移，另外是由于设备的不平衡和共振所造成，振动会破坏密封圈的弹力，升高轴承和设备的温度。永磁涡流柔性传动装置技术提供了一种最好的解决振动方法。永磁涡流柔性传动技术减振通过空气间隙传递扭矩，而没有直接的物理连接，所以无磨损，并能减少80%的系统振动，最大限度的允许偏心，从而达到隔离振动，缓解对电机、负载的机械损害，延长系统的整体生命周期。（5）由于电机和负载的轴端没有直接的物理连接，振动不会传递，对于冲击型负载及有堵转可能的过程中，具有通过滑差实现缓冲与自动保护功能， 故障率大大减少。（6）永磁涡流柔性传动装置不会受电网质量的影响，只要有有效的能量使电机转动，永磁涡流柔性传动装置就可以转动，因此在电网质量很差或者在低压期间都可以工作。同时，永磁涡流柔性传动技术也不会影响设备的功率质量，不会产生谐波，瞬时高压或者其他与功率质量有关的问题。

4 改造完成后效果

该浊环水系统改造完成后运行半年有余，经过电量测试对比和技术分析，该系统运行电流下降了15%，年节约电耗可达204万kWh，同时设备检修次数大大减少，降低了水泵及电机的检修成本，运行总成本每年可节约150余万元。

5 结语

此次改造在不改动原有水处理工艺的情况下完成了对水泵的节能改造，大大降低了系统的运行成本，为ASD永磁涡流柔性传动装置在钢铁企业转炉浊环水系统中的应用提供了借鉴实例。

参考文献：

[1]潘涛，田刚.废水处理工程技术手册[K]，工业水处理，2010.

[2]王笏曹，钱平，邹德才等.钢铁工业给水排水设计手册[K].工业水处理，2011.

[3]唐受印，戴友芝等.水处理工程师手册[K].水处理，2008.