热网凝结水泵永磁调速驱动方式分析

热网凝结水泵永磁调速驱动方式分析

梁新磊张红丹张金柱李娜

梁新磊张红丹张金柱李娜

（华电郑州机械设计研究院有限公司郑州450015）

摘要：本文主要根据300MW火电厂热网凝结水泵实际应用数据和热网循环水泵的不同辅机驱动方案进行分析，分别对热网凝结水泵采用定速泵，变频和永磁调速三种方案进行技术经济比较，最终推荐采用永磁驱动方案，以达到较好的节能效果。

关键词：热网凝结水泵；驱动方式；分析

目前大型火力发电厂主要辅机一般采用液力耦合器、变频或汽轮机驱动调速。随着技术的发展，永磁调速驱动技术逐渐应用于火电厂的辅机驱动节能改造及新建电厂中。本文根据某实际工程采用永磁调速的热网凝结水泵进行技术经济分析，给出设备的最优驱动方案。

1永磁技术介绍

20世纪90年代末期，美国MagnaDrⅣe公司在永磁调速方面取得突破性的进展[1]，开发出了永磁调速器，永磁调速具有节能效果显著、低维护、安装简单、高效扭矩传输、允许冲击负载(负载被缓冲及滑移)、大的轴校准公差、环境适应性强、寿命长等优点，正逐渐推广到各行各业中。火力发电厂近几年在热网凝结水泵、热网循环水泵、引风机、凝结水泵等设备上进行了初步应用，并取得了良好节能效果。永磁方式技术新颖，在国内兴起时间较短，目前最大功率可做到约3000kW左右，但运行业绩多在2000kW以下，在大功率电机调速可靠性及经济性方面还需进一步观察。

通过技术经济对比，本次供热改造工程中的辅机热网凝结水泵采用永磁调速驱动。2不同驱动方案技术分析

根据火力发电厂辅机调节方案，目前主要有阀/风门节流调节系统，液力耦合器调节、变频或汽轮机驱动调节，表1为不同驱动方式的定性对比分析表。

表1辅机驱动性能对比分析表

表1表明，永磁调节技术维护简单，节能效果显著，因此正被逐渐应用于各类电站辅机，以取得较高的节能效果。

表2热网凝结水泵性能参数表

永磁调节与变频调节相比，主要是通过负载扭矩的调节实现负载输出速度的控制，输入速度（电机端）和输出速度（负载端）是不一样的，永磁调速器两个转体之间的空气间隙的存在，使得输出速度要比输入速度小，输入与输出存在“滑差”,滑差大小决定传递扭矩的大小，同时达成了速度控制的目的。永磁调节由于电机和负载的轴端没有直接的物理连接，允许最大5mm的轴对心偏差，安装方便，故障率低，且振动不会传递。变频调节高负荷时效果良好，低负荷时，由于电机速度下降时，电机线圈中会产生大量的热，由于电机风扇速度同时降低，很多带有变频器的电机不能长时间在低速运转。永磁调节不存在低负荷散热问题，可以在电机0到98%的速度下运转，电机始终由全速旋转电机风扇冷却。

2.1驱动方案技术参数

根据某汽轮机供热改造系统计算，得出了不同工况下的热网凝结水泵技术参数。表2为某300MW亚临界供热改造机组的热网凝结水泵设备性能参数。

2.2热网凝结水泵驱动方案技术经济分析

目前国内新建或改造的火力发电厂辅机已有采用永磁调速方案，文献[2]从技术及经济角度论述了永磁调速驱动电站低压电机方案的可行性，文献[3][4]也都分别从技术及经济角度论述了永磁调速驱动电站高压电机中的引风机和热网循环水泵方案的可行性。

按照电价为0.40元/kWh，变频价格为400元/kW考虑，永磁调试器按1100元/kW考虑，以及咨询的设备价格，同时考虑当前实际机组的供热利用小时数，对不同供热工况的热网凝结水泵电耗进行计算分析。表3为热网凝结水泵的运行电耗数据，表4为热网凝结水泵的投资及回收年限数据。

表3热网凝结水泵运行电耗对比表

注：根据实际热负荷变化，按实际运行时间估算。

表3表明，变频方案和永磁方案节能效果优于定速泵方案，变频和永磁调速高负荷时永磁调速节能较好，低负荷时变频节能较好，整体节能效果永磁略优于变频。表4表明，从初投资来看，永磁方案投资最高，变频方案其次，定速泵方案投资最少。从长期运行费用考虑，变频和永磁较好，从静态回收年限差额看，变频方案较优，永磁方案由于初投资问题，回收年限稍差。

3结论

从初投资考虑，永磁调节造价高于变频调节技术；从运行维护考虑，由于永磁调速器的免维护，比变频器需专业人员定期维护工作量小，维护成本低；从实际运行节能效果对比看，永磁驱动方案优于变频驱动。

表4热网凝结水泵价格对比表

注：未考虑设备维护费用对回收期限的影响，设备回收期按两台热网疏水泵考虑。

综上所述，从电厂整个寿命周期考虑，我们推荐采用永磁驱动凝结水泵以替代传统的变频节能方案，考虑电站大功率永磁调节应用业绩较少，建议电力系统2000kW以下辅机可考虑改用永磁调节以节省运行厂用电率。

参考文献

[1]李东东，刘建频等。永磁调速技术节能研究。黑龙江科学，2014

[2]巩养才。永磁调速（PMD）在发电厂中的应用。山东工业技术，

[3]章世斌，蒋庆群，张贵良，王俊。利永磁驱动调速技术在引风机改造中的应用。热力发电，第43卷第5期

[4]王洪滨，刘文华，杜江，王向东。永磁调速节能技术在大功率循环水泵上的应用。节能技术，第32卷第184期