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油冷型永磁调速器,为何成为燃煤电厂浆液循环泵节能改造优先选择?

   日期:2020-08-07

燃煤电厂脱硫系统运行费用中电耗是较大的费用,其费用超过脱硫系统费用的80%以上,脱硫系统电耗占整个电厂的总发电量的1%以上,折算为标煤耗高达3-6g/kW﹒h。因此,针对燃煤电厂脱硫系统运行的优化研究,对提高火电厂运行的经济性、降低脱硫系统运行费用,具有巨大的空间和现实意义。而浆液循环泵作为石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的主要设备之一,其耗电量约占整个脱硫系统的65%-76%左右,浆液循环泵的电耗占用比例较大,浆液循环泵的节能降耗具有重大的意义。

因其浆液循环泵的重要性,近年来出现一些新的技术对其加以改造,但各有优缺点,以下针对几种浆液循环泵的配置方案进行比较论证。

方案一:普通异步电机+减速机+浆液泵
此种方式为目前很常见,应用也很广。该方案中电机采用普通异步电动机(4极电机),通过减速机降速(变速至400rpm~600rpm)带动浆液泵,泵为大流量、低扬程耐磨耐腐蚀泵。
优点:
系统结构简单可靠,传动效率高,系统内部组件均为成熟产品,使用维护方便。
缺点:
(1)电机采用直接启动方式,对系统冲击大,易造成减速机断齿、轴承磨损严重、联轴节损坏等,维护工作量大;
(2)系统一直保持恒速运行,当工况发生变化时,只能通过启停浆液泵的数量来满足,缺少其他调整手段,无法按实际要求进行实时精确调节,造成大量的能耗浪费,同时影响吸收塔中浆液的稳定性。

方案二:低速电机+浆液泵
此种方式为目前比较少见,有个别单位原采用方案一,因其系统内设备维护工作量大,对其进行改造而来。该方案中电机采用低速永磁同步电机,去掉减速机,由电机直接驱动浆液泵,泵仍为原大流量、低扬程耐磨耐腐蚀泵。
优点:
(1)系统结构进一步优化,去掉中间减速机等环节,简化了传动链,系统组成简单,降低传动链功率损失,整体效率得到提高;
(2)电动启动转矩高,带载能力强;无需更换齿轮油,检修减速箱,减少维护组件。
缺点:
(1)电机体积、重量较普通异步电机要大,需占用更多空间,相关配套设施、辅件均要加大规格;
(2)永磁电机可采用直接启动方式,但对系统冲击大,设备磨损严重,维护频次提升;一般为减少对系统和设备的冲击,需配套相应变频器,但需额外增加成本,由于变频器为电子器件组成,在工作时产生谐波,且电子组件多且老化快,对环境要求高、随着使用年限的增加其故障率也逐年升高,安全性可靠差,后期使用维护费用高,另外需要专门空间放置变频器的配电房并加装空调等。
(3)据了解,目前低转速小功率的永磁同步电机技术比较成熟,但低速大功率的永磁同步电机其内部轴承在低速时很难长时间建立润滑油膜,轴承的寿命是制约大功率低速电机应用的一大因素;同时,由于受到材质、散热等因素的影响,可靠性还需进一步验证。
(4)同方案一中的问题,因系统一直在恒速运行状态,当工况发生变化时,只能通过启停泵的数量来满足,缺少其他调整手段,无法按实际要求进行实时精确调节,造成大量的能耗浪费,影响吸收塔中浆液的稳定性。

方案三:普通异步电机+永磁调速器+减速机+浆液泵
此方案为在方案一的基础上,在电机和减速机之间加装油冷型永磁调速器,电机、减速机、浆液泵同方案一,仍采用原来的设备。
优点:
(1)大功率油冷型永磁调速器是近年来新开发的一项突破性新技术,采用磁力非接触传递扭矩,其技术可靠,有大量成熟的案例可供借鉴;
(2)可实时精确调节负载的转速,满足工艺要求的同时,达到降速节能的目的,其节能效果明显,从大量过往的案例来看,其节能率可达25~40%。以800kw电机为例,一般每年节电量可达120万kwh以上;
(3)设备之间由原来的硬联接改为非接触性的软联接,解决安装对心问题,降低设备振动;其缓冲启动特性可减少冲击,提高电机与负载的可靠性,减少维护工作量;
(4)永磁传动为纯机械调速,具有高可靠性,在潮湿、粉尘大等恶劣环境下应用时其使用价值愈明显,使用寿命长(整体寿命可达25年以上),日常运行时免维护;
(5)永磁调速器自身不耗电,不产生高次谐波,低速运行时不造成电机发热。
缺点:
加装永磁调速器后,由于永磁调速器需占用一定场地,系统整体轴间长度要加大1.3m左右。改造项目,需考虑安装空间,对电机进行后移,但对于新建项目来说不存在此问题。

1400kW1480rpmTW850 大唐信阳电厂浆液循环泵沃弗大功率油冷型永磁调速器改造实例

通过对以上三种配置方案的比较可以看出,相较方案一、方案二而言,虽然方案三在系统中多增加了永磁传动设备,系统看似要“复杂”,但因永磁调速器为非常成熟的产品,其日常运行无需维护,且能实现降低振动,减少冲击,并可通过实时精确调节实现变速节能,带来的效果非常明显。

目前,永磁调速器有多种技术实现路线,但从多年来市场使用效果情况来看,在对大功率负载支持及运行稳定性两大关键性能指标上,盘式、对称结构、油冷型永磁调速器是目前实践业绩多、支持功率大(可达到5000kW)、运行稳定性较佳的一种技术派别,从安全可靠方面评估,燃煤电厂浆液循环泵节能改造时推荐优先选择。


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