永磁調速技術在火力發電廠中的節能應用研究
科技專論
作者：宋曉波
【摘要】首先，本文對永磁調速技術進行了介紹和說明，分別對其工作原理及節能原理進行分析，強調其在火力發電廠中的巨大應用價值；接下來，又對永磁調速技術在火電廠的應用進行了探究，對開式循環水係統及存在的問題進行了總結和探討，並從解決這一問題出發，提出了永磁調速驅動器改造方案，對改造方案的實施過程和實施後帶來的效果進行了全麵分析。
【關鍵詞】永磁調速技術；火力發電；電力能源；節能技術
前言：離心式泵與風機在火電廠的總耗電量中占據較大比例，有時可高達發電總量的60%～70%。對於大多數泵與風機而言，其工作狀態長期處於在恒定轉速下，並通過閥門節流手段實現對流量及壓力的調整。如果係統持續保持長時間的運行，不僅會造成大量不必要的節流能量消耗，同時也會產生氣蝕、衝刷、振動等現象，從而導致設備損壞。為了解決這一難題，可將永磁調速技術應用於火力發電廠中，再根據機組負荷、環境溫度等外在因素變化隨時調節泵與風機的轉速，這樣就能對出口壓力和流量進行控製，降低泵與風機出力及消耗的電能，因此具有更大的節能空間並能創造巨大的經濟效益。
1、永磁調速技術
1.1工作原理
永磁調速驅動器的結構主要包括銅轉子、永磁轉子以及控製機構這3部分。銅轉子安裝在電動機軸上，永磁轉子安裝在負載轉軸上，控製機構則位於銅導體和永磁體之間的氣隙內以便實行控製。由於係統工作時電動機軸上的銅轉子和負載軸上的永磁轉子之間會產生相對運動，因此根據電磁感應原理可知，當導體在磁力線中運動會產生感應渦電流，而導體上方則產生感應磁場，進而產生扭矩，且會隨著與磁力線的逐漸靠近而變得更加密集，帶來的效應也會增強、扭矩也會越大；扭矩的大小與相對運動的速度密切相關，當相對運動處於高速運行狀態中時，二者之間會感應到極強的同級磁場，這時產生的扭矩明顯遠大於相對運動較慢時的扭矩[1]。通過對永磁體和銅導體之間的氣隙進行調節，能夠顯著改變負載軸上輸出的轉矩，從而對負載的轉速加以控製。
1.2節能原理
永磁調速驅動器可以根據需要來調節負載的轉速，因而能夠實現對離心式泵與風機的流量及壓力的連續控製。由於離心式泵及風機的揚程與轉速的二次方成正比例相關，而功率則與轉速的三次方成正比。由此可知，如果電動機的轉速保持不變，調節水泵或風機的轉速使其下降，這時輸出的流量和揚程就會分別成比例減少，造成電動機功率的大幅度下降，緩解過高的能源需求，從而實現節約能源的目的。
3、永磁調速技術在火電廠的應用
3.1開式循環水係統及存在的問題
假設某火電廠現有2台300MW供熱機組，而開式水係統則主要應用於閉式水冷卻器、主機冷油器、抗燃油冷卻器、發電機定子冷卻水冷卻器、發電機密封油冷卻器以及真空泵及電動給水泵冷卻器等設備。使用時為每台機組配置2台開式循環水泵，開式冷卻水由循環水供水管產生提供，在此基礎上使其壓強升至0.3Mpa後，再向各級用戶供水，並回水至循環水回水母管。開式循環泵技術參數如下：型號與類型KQSN600-N19/518；功率280kW；額定流量2600t/h；揚程30m；效率88%；額定轉速990r/min。電動機技術參數：型號YKK400-6；額定功率280kW；額定電壓6000V；額定電流35.2A；功率因數0.86；額定轉速990r/min。在實際的工程設計當中，通常應根據係統的最大需求來完成開式水泵的配備工作，在這一過程中應注意留有餘量。在運行過程中，運行人員往往以機組負載及環境溫度變化為依據，使用閥門對各級用戶的水量進行節流調節，這樣就導致了大量的節流損失。更為嚴重的是，由於主機冷油器中的冷卻水調節門位於回水側，因而會造成主機冷油器冷卻水壓遠超出油壓，從而導致油中進水的現象發生，增加了係統運行的安全隱患。