永磁调速器在供水节能改造中的实际应用

胡发全 康富冲

摘要：本文介绍永磁调速器在供水系统旧装置节能改造的实际应用。永磁调速器使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，而是通过气隙联接的，通过调整气隙或啮合面大小实现转速调整。将水源装置泵房1#离心清水泵原液力耦合器调速装置改造为永磁调速器，提高水泵运行效率，增加水源装置供水稳定性，达到节能的目的。

关键词：永磁调速器;离心泵;节能

引言

动力厂每日为公司提供新鲜水10-12万吨，其中水源装置日供水量在2-5万吨之间，是负责调节水量的装置，因此每天开停水井数量变化很大。车间1#离心清水泵为机械调速，于1995年安装，现在因为技术过时，零件老化已无备件可换。为改善电机/负载运行特性，提高设备使用寿命、节能降耗，在充分利用现有条件基础上，开展了适合于水源车间1#泵调速及系统运行要求的永磁调速器改造。永磁调速器结构简单，能够充分利用原液力耦合器的空间实施改造，达到综合节能的作用，提高设备投运率、延长设备使用寿命，降低维护成本。

1 永磁调速技术简述

1.1 现状

现阶段国内大多企业使用液力耦合器或变频器来对风机、水泵等离心设备进行起动和调速。液力耦合器属机械调速，其调速范围的局限性和设备自身的结构特点，给生产带来的问题比较多，特别是振动和漏油污染的问题较为普遍，维护成本较高。变频器调速，采用电力电子技术来实现对电机的速度进行调节，可以有效根据实际工况来自动控制，可以实现一定的节能效果，但是设备易产生谐波，而且比较“娇贵”，对环境要求高、而且高压环境下故障率高，可靠性差，需要专业人员维护，维护费用高。

1.2 永磁调速器原理

永磁调速器使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，而是通过气隙联接的，通过调整气隙或啮合面大小实现转速调整，具有以下优点：

（1）非接触传递扭矩，传动平稳，减少系统振动和噪声。

（2）安装简单，对中精度要求低，运行维护成本低。

（3）可靠性高，结构简单，使用寿命长。

（4）对使用环境要求低，可安装在高温、低温、潮湿、粉尘含量高等恶劣环境中。

（5） 可实现电机的轻载启动，对负载的冲击小;也可以实现过载保护，提高系统的运行可靠性。

1.3 永磁调速器节能分析

离心泵采用永磁调速器技术后，可以通过調节啮合面积实现流量或压力的连续控制，取代原系统中控制流量或压力的阀门，在电机转速不变情况下，调节水泵的转速。同一台叶片泵的流量（Q）、扬程（H）、轴功率（N）、转速（n）满足比例律：（Q1/Q2）=（n1/n2）、（H1/H2）=（n1/n2）2、（N1/N2）=（n1/n2）3。具体性能见表1：

从上面公式及表格可以看出，当输出流量或压力减少时，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。

2 永磁调速器的实际应用

本次改造，保持原电机和水泵位置不变，拆除原机械调速器，利用原调速器位置安装新的永磁调速器。从拆除旧调速器开始到调试运行成功共计22天，具有占地面积小、安装简单、施工速度快的优点。

1#机组永磁调速器正式投入运行后，经过长时间的运行考核，机组生产运行稳定，节能效果明显，各项指标满足生产需要，达到了改造项目的目的，具体考核指标如下：

（1）节电率

分别选取3#泵、6#泵同时运行和3#泵、1#泵同时运行时，流量相同且3#泵工况保持不变的情况下的运行数据。6#泵与1#泵水泵及电机型号相同，将6#泵和1#泵电流进行对比，计算节电率。改成永磁调速器以后，平均节电率为42.8%，最大节电率能达到50%，节能效果明显。

（2）满载效率

改造前1#泵满载运行时流量为1210t/h;改造后1#泵满载运行时流量为1180t/h。满载效率=1180/1210=97.5%。

（3）噪音

在额定转速的条件下，无尖锐噪音。

（4）振值

最大振速值如表2所示，符合国家标准GB10889-89振动烈度<2.8mm/s，远小于改造前设备的振动值。改造后，电机与泵之间无直接机械联结，能够有效隔离电机与负载间的振动，延长电机轴承的使用寿命。

（5）实现空载启动和过载保护。采用永磁调速改造后，电机启动电流小，相当于电机空载启动，可以有效的降低启动电流对电机的冲击。

3 结论

永磁调速技术在动力厂水源车间1#机组应用上，体现出投资少、占地面积小、安装简单、便于操作和节能效果显著的特点。本次改造所取得的经验、成果为大批其它同类运行工况的泵组改造，提供了宝贵经验。通过实践证明，该技术既可增加整个系统安全可靠性，又可推动企业节能环保发展进程，既能给公司带来明显经济收益，又能推动工业领域技术发展，因此安装永磁调速器对水泵具有较强的可适用性。

参考文献

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