永磁调速技术在火力发电厂中的节能应用研究

浅谈永磁技术在电厂中的应用摘要: 随季节温度变化, 辅机循环水泵运行工况变化较大, 采用阀门控制时系统运行效率较低,导致大量能源浪费。

因此, 需对辅机循环水泵进行调速改造, 以实现节能的目的。

本文详细介绍了永磁调速器的工作原理, 分析了循环水泵永磁调速改造后的实际效果。

改造后的数据显示, 永磁调速器能有效降低循环水泵的能耗, 提高系统的运行可靠性, 具有广阔的应用前景。

关键词: 火电厂; 辅机循环水泵; 永磁调速技术; 节能1 概述目前, 实现水泵调速节能运行的技术主要包括液力耦合调速、变频调速和永磁调速三种技术。

液力耦合调速器以液体为工作介质, 利用液体动能的变化来传递能量, 改变工作腔内液体的充满度, 即可改变液力耦合调速器所传递的转矩和输出轴的转速 ; 变频调速器根据电机转速与输入频率成比例的关系, 通过改变供给电机三相电源的频率值来达到改变电机转速的目的 ; 永磁调速器则是利用永磁场与感应磁场的耦合作用来实现电机和负载间运动的传递。

永磁调速技术相比于液力耦合调速技术和变频调速技术, 具有传递效率高、隔振效果好、环境适应能力强、可靠性高、故障率低和使用寿命长等优势。

辅机循环水系统为辅机设备提供冷却水, 将用户使用后的冷却水通过冷却风机进行冷却后, 重新通过回水管进入吸水井, 从而实现冷却水的循环, 满足用户的需求。

夏季2 台水泵全开的情况下, 进水及回水的温度相差不大, 只有3℃不到, 而设备可允许的循环水温差可以达到7℃ , 由此可见循环水流量过大, 利用率偏低, 循环水泵耗电量大,导致大量能源浪费。

为降低发电厂用电量, 有必要推行循环水泵的调速节能改造。

环境污染与能源短缺是当前人类面临的严峻问题，节能环保设备和技术的应用也受到普遍的重视，特别是在电厂，化工等重点耗能行业。

永磁调速器（PMD)是近几年来国际上节能技术上的一个创新，主要应用于风机，泵类等离心负载调速节能方面，通过节流阀门或挡板调节，损失大，效率低；阀门调节磨损或变形严重，导致系统故障率高，维护成本高。

永磁调速器在电厂中有哪些应用永磁调速器在电厂中有哪些应用呢?永磁磁力驱动技术是专门针对风机、泵类离心负载调速节能的适用技术，在很多领域得到了应用。

下面我们沃弗永磁调速器就以淮沪煤电公司田集发电厂对2号机A凝泵进行了永磁耦合调速改造类和大家介绍一下这方面的知识。

为实现厂用电的经济化，淮沪煤电公司田集发电厂对2号机A凝泵进行了永磁耦合调速改造，并通过试验分析得知达到了预期的效果，实现了节能降耗的目的。

同时，也发现了存在的问题，并进行了优化改造。

1 永磁调速器的结构永磁调速器由四个部件组成：1)永磁转子：镶有永磁体的铝盘，与负载轴连接;2)导体转子：导磁体盘，与电机轴连接;3)气隙执行机构：调整磁盘与导磁盘之间气隙的机构;4)转轴连接壳与紧缩盘：以紧缩盘装置与电机及负载轴连结。

2 淮沪煤电公司田集发电厂2号机A凝泵永磁改造情况2.1改造方案2.1.1 采用的永磁调速设备淮沪煤电公司田集发电厂2号机A凝泵永磁调速设备的改造采用中达电通公司从美国MagnaDrive公司引进的永磁调速设备。

通过永磁转子和另一端导体转子相互作用产生转距，同时通过智能电动执行器调节气隙大小实现电机和凝结水泵之间的转距控制，从而实现凝结水泵的速度调节。

2.1.2增加设备为保证永磁调速系统工作的可靠性，此次永磁调速改造采用的是水冷型永磁调速器，需要加装一套冷却水设备。

根据实际情况，我们采用了闭式循环水作为冷却水源。

闭式水进水母管来水通过滤网净化进入凝泵永磁调节器进行冷却后，进入专用的回收水箱，再通过永磁冷却水泵回到闭式水回水母管。

2.2 通过改造试验后的控制策略2.2.1控制思路控制思路为凝泵永磁装置调节除氧器水位，原来的除氧器水位调节阀控制凝结水压力，实现最小节流损失，提高凝泵工作效率。

2.2.2 机组负荷对应凝泵永磁执行机构的开度函数2.2.3 控制系统的切换控制系统可以实现手动/自动无扰切换，当凝泵永磁装置冷却水压力低压0.4MPa、冷却水流量低于6t/h、冷却水出水温度大于70℃、执行机构指令和反馈偏差大、冷却水压力除氧器水位以及执行机构指令反馈出现品质坏值时，逻辑将会强制切到人工控制。

火电厂闭式水泵的永磁调速器节能改造分析永磁调速器为磁力非接触性的软联接，它具有高效节能、高可靠性、可在恶劣环境下应用、减少系统维护和延长系统使用寿命等特点，是风机及泵类设备节能技术改造的首选。

徐矿电厂分别对每台机组的一台闭式水泵进了永磁调速器的改造。

改造后电机电流下降明显，节电率较高。

标签：永磁调速；闭式水泵；节能；改造0 引言江苏徐矿综合利用发电厂（简称徐矿电厂）为2台330MW循环流化床机组。

每台机组为辅机配备了2台闭式水泵以提高冷却水，正常运行时，一运一备。

但由于系统的设计冗余要求，加上水泵的运行流量需求随机组负荷和季节气温的变化而变化，特别是在我厂锅炉引风机由液力耦合器调节技改为变频器调节后，导致其减少了一个重要用户，使闭式水泵具有了更大的余量空间。

改造前，闭式水泵全出力运行，当水温变化时，其各用户调门开度也跟随变化，致使系统压力产生较大变化，为保证系统压力的稳定，通过调节再循环阀门的开度来控制通过各用户的水量大小。

此时，闭式水泵一直满负荷运行，而其中一部分出水被再循环，导致一定程度的做功浪费。

由此，为了降低厂用电率，减少发电成本，徐矿电厂通过深入调研后，对闭式水泵进行了加装永磁调速器的技术改造。

1 永磁调速器系统构成与工作原理永磁驱动技术是采用永磁调速器替代原有的联轴器，把原来的硬联接改为磁力非接触性的软联接。

它具有高效节能、高可靠性、无刚性连接传递扭矩、可在恶劣环境下应用、极大减少整体系统振动、减少系统维护和延长系统使用寿命等特点。

尤其是其不产生高次谐波，且在低速运行下不造成电机发热的优良调速特性更使其成为风机及泵类设备节能技术改造的首选。

永磁调速器是透过气隙传递转矩的传动设备。

电机与负载设备转轴之间无需机械连结，电机旋转时带动导磁盘在装有强力稀土磁铁的磁盘所产生的强磁场中切割磁力线，因而在导磁盘中产生涡电流，该涡电流在导磁盘上产生反感磁场，拉动导磁盘与磁盘的相对运动，从而实现了电机与负载之间的转矩传输。

2019.31科学技术创新永磁调速技术在火电机组泵与风机上的节能研究与应用汪家胜（大唐环境产业集团股份有限公司特许经营分公司，江苏南京211100）1概述火电厂中汽机的凝结水泵、除尘风机、脱硫的浆液循环泵、氧化风机等，在随火电机组负荷变化时，单纯停用或启动一台设备，无法做到精细调节设备出力，传统的节能措施往往采用变频器调节，变频器需要在相对干净的环境中运行，对环境温度有较高要求，电厂中很多的生产区域环境较差，由于布局问题，可能无法提供变频器小室场地。

采用永磁调速器可以水平布置亦可竖直布置，无需高压电缆无需增设控制小室，占地面积小，就地安装，环境适应性强，维护成本较低。

永磁调速器适用范围涵盖火电机组大、小功率几乎所有设备，调节范围30%~98%，调节精度1%，能够满足电厂相关设备不同负荷下的调节精度。

由于无机械连接，避免设备找正误差等问题引起的共振，提高设备运行寿命，延长使用周期。

2永磁调速-套筒式2.1套筒永磁调速器结构套筒式永磁调速器有3个器件组成：一个内筒（永磁），固定在设备侧轴上；一个外筒，固定在驱动电机侧的轴上；一个控制内筒与外筒的执行机构，调节内筒与外筒之间的接触面积。

2.2套筒式永磁设备的原理被驱动设备与连接电机转速：n =60*f /p *(1-S)f-电机工作频率;p-电机电极对数;S-电机滑差百分比套筒式永磁调速是通过控制执行机构，来改变套筒式内筒和外筒之间的接触面积，当设备运行时，永磁套筒产生旋转磁力线，而被驱动则套筒随电机旋转而切割磁力线，将会在套筒内中感应出涡流，而涡流会使套筒产生旋转磁场，套筒之间的感应磁场产生相对驱动的力，驱动的力实现电机与被驱动设备之间扭矩的。

电机在选型后的电机极对数是固定的，即转速固定。

套筒式永磁传动装置根据套筒接触面积的不同输出需要速度和输出扭矩。

如果套筒式接触面积越大，则产生的磁力线密集，磁力线对应产生的扭矩就越大，套筒式接触面积越小，情况反之。

永磁卡盘在火力发电系统中的应用与性能优化引言：火力发电系统是目前最主要的电力生产方式之一，它利用化石燃料的燃烧产生热能，再通过蒸汽的压力驱动涡轮发电机来产生电能。

在火力发电系统中，永磁卡盘作为关键设备之一，扮演着重要角色。

本文将探讨永磁卡盘在火力发电系统中的应用，以及如何优化其性能。

一、永磁卡盘的应用永磁卡盘是一种利用永磁铁石吸附在运行轮辅助驱动系统中的传动装置。

它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长、能效高等特点，因此在火力发电系统中有着广泛的应用。

主要包括以下几个方面：1.1 燃气轮机组永磁卡盘在燃气轮机组中用于传递高速旋转的燃气轮机的动力。

它通过与燃气轮机的轴连接，将高速旋转的动力传递给发电机，实现电能的生成。

由于永磁卡盘具有良好的动力传递效率和可靠性，能够快速适应不同的负载要求，因此在燃气轮机组中发挥着重要的作用。

1.2 燃煤火电机组在燃煤火电机组中，永磁卡盘广泛应用于给水泵、引风机和排烟机等压缩机设备的传动系统中。

通过与主轴连接，永磁卡盘可以将动力传递给压缩机设备，实现其正常运行。

相比传统的机械传动装置，永磁卡盘具有更高的传递效率、更小的体积和更低的能耗，可以显著提高燃煤火电机组的性能。

1.3 辅助设备调速除了主机设备传动系统，永磁卡盘还广泛应用于火力发电系统中的辅助设备调速系统中。

例如，给水泵的流量需要根据负载需求进行调整，排烟机的风量需要根据燃煤量进行调节等。

永磁卡盘可以通过调整其工作状态，实现辅助设备的调速功能。

由于永磁卡盘具有响应速度快、调节精度高等特点，能够有效提升火力发电系统的运行效率。

二、永磁卡盘性能的优化为了实现火力发电系统的高效运行，需要对永磁卡盘的性能进行优化。

以下是一些常见的性能优化方法：2.1 动态匹配设计在设计永磁卡盘时，需要考虑火力发电系统的实际工况和需求。

通过匹配永磁卡盘的工作参数，如扭矩、转速和功率等，与火力发电系统的需求相匹配，可以提高系统的传动效率和运行稳定性。

永磁电机在火电厂中的应用研究摘要: 文章对国内外永磁同步电机的发展现状进行了简单分析，根据永磁电机的特点，分析永磁电机在火电厂中三个典型的技术经济优势，在火电厂的辅机中用高效永磁同步电动机代替异步电机，具有良好的节能效果。

关键词：永磁同步电机稀土永磁材料异步启动永磁同步电动机变频永磁电机永磁电机与电励磁电机相比，永磁电机具有结构简单，运行可靠；损耗小，效率高；电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点，因而应用范围遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。

1 国内外永磁同步电机的发展现状历史上第一台电机是永磁电机，1821年法拉第发现通电的导线能绕永磁铁旋转，第一次成功地实现了电能向机械能的转换，从而建立了电机的实验室模型，被认为是世界上第一台电机。

当时，永磁材料为天然磁铁矿石（Fe3O4），性能比较差，其剩磁和矫顽力都太低，不久就被电励磁电机取代了。

1845年英国的惠斯通用电磁体代替了天然永磁铁，1857年发明了自励电励磁发电机。

由于电励磁方式能在电机中产生足够强的磁场，使电机体积小、重量轻、性能优良，在此之后的一百多年里，电励磁电机理论和技术得到了迅猛的发展，而永磁励磁方式在电机中的应用则较少。

1967年出现的稀土永磁材料具有很强的剩磁、矫顽力和较大的磁能积，使大功率永磁电机登上历史的舞台。

进入90年代以来，随着永磁材料性能的不断提高和完善，特别是钕铁硼永磁的热稳定性和耐腐蚀性的改善和价格的逐步降低，永磁电机的研究开发进入一个新阶段，应用也越来越广泛。

我国稀土资源丰富，稀土永磁的产量居世界前列，使得稀土永磁材料的产品质量不断提高、成本价格不断降低，为制造较大功率的中国稀土永磁电机奠定了坚实基础。

永磁电机在船舶（电力推进系统）、轨道交通（高铁、动车）、新能源汽车、风力发电、电梯（永磁同步曳引机）、航空航天（无刷直流电机）、机床（伺服控制）等领域已得到了广泛的应用，但永磁电机目前在火力发电厂中的应用还不多。

绕线式永磁耦合调速的性能及其在火电行业的应用作者：李硕张源来源：《科技资讯》2018年第16期摘要：随着国家对电力行业节能减排的要求不断深入，国内火电行业对于厂用电率及工艺系统运行灵活性、稳定性的要求越来越高。

绕线式永磁耦合调速技术是近几年新研发的电动机节能技术，较常规工频调速和变频调速有着革命性的技术创新和技术优势。

绕线式永磁耦合调速技术可以降低系统能耗，提高系统的可靠性，其在火电行业改造工程上已经得到应用，节能效果显著。

关键词：绕线式永磁技术节能调速中图分类号：U463.211 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）06（a）-0039-02在火力发电厂中，风机、泵类负载的基本特点是数量多，单体的功率大，总体电耗占厂用电的60%～70%左右。

在实际运行中，系统工况多变，风机、泵类性能不匹配的现象十分突出，经常采用调整电动门开度的方式对介质压力和流量进行调节。

此种运行方式虽然操作相对简单，但控制精度低，响应速度慢，最重要的是将大量的电能无谓的损耗在了挡板节流环节。

目前，为了达到工艺要求和节能的目的，风机、泵类负载的调速方式有液力耦合器、变频调速和永磁调速。

液力耦合器技术发展时间最长，但其节能效果不明显，调速精度差、响应慢，维护费用高。

变频器节能效果明显，调速精度高，但其对环境要求高，电子元器件故障率高，电力谐波含量高等问题难以解决，局限了其后期发展。

永磁类调速作为新兴技术，其特点为调速比大、可靠性高、稳定性好、柔性连接、环境适应性强，解决了液力耦合器和变频器存在的一些固有缺陷。

涡流永磁调速受到技术限制无法完成大功率设备的调速要求，且自身发热严重需要水冷系统进行冷却，只能用在中小型的电动机改造中。

绕线式永磁耦合调速作为对于传统永磁调速的技术革新，继承了此前永磁调速的技术优势，革命性的对于感应电流进行控制，并将转差功率反馈给电网，实现了小功率控制大功率，减少系统热损耗，提高系统效率，在电厂运行中表现出了比较优异的节能效果。

智能永磁直驱电机在火力发电厂领域的应用与研究摘要：针对于热电厂开式水系统压力偏高，且电机功率大于泵的功率，造成很大的电能浪费，在对开式循环水泵改造为永磁智能直驱系统后，水泵的出口压力降低，减少了电机发热量，降低了电机及水泵的振动，减轻了机封磨损，可延长电机本体、轴承及机械密封等部件的使用寿命，并且节电效果明显。

关键词：开式水泵；永磁；调速；水泵；电机1 项目概述1.1 概述永磁智能调速驱动系统是目前国际上电机调速系统中先进的、最新的调速节能技术，在国家大力倡导“加快新旧动能转换”的节能环保政策背景下，将具有变频器调速能力的永磁智能调速驱动系统应用于电厂主辅机冷却水系统。

通过研究永磁电机的变频调速节能技术，并克服异步电机变频调节（需要减速机）的先天不足，依靠变频调速的诸多优点，丰富调速技术，将永磁调速系统应用于开式水泵组，达到节能环保、提高效益和研究推广价值。

1.2 开式水系统存在的问题热电厂主辅机冷却水系统包括闭式水系统和开式水系统。

开式水系统为主要辅机冷却水源其主要用户为：闭式水系统冷水系统。

开式循环水泵的入口管道接在循环水至凝汽器入口，在机组运行时循环水的压力是一定的，经开式水泵升压后，压力升高至0.38M Pa，开式循环水泵运行时出口门保持全开。

在实际运行中随机组负荷变化和季节环境温度变化为了达到控制油温的目的，还需要进行各级用户的水量调节和水量分配，主要是依靠各组油冷却器回水调节门调节，这样更加剧了油冷却器水侧压大于油压的现象（用户中油冷却器出口调节门9台），一旦油中进水，将严重威胁辅机和主机的设备安全，这样的运行压力给机组安全运行带来极大的安全隐患。

2 技术方案根据目前开式水系统实际情况，结合目前科技发展成果，在保证系统维持正常可靠运行的前提，本着改动小、工期短、投资少、见效快的原则，进一步使开式水系统更趋合理、可靠和经济。

通过分析、论证，采用了优化改进高压水泵运行控制的方案，将高压水泵控制改为永磁智能变频调速系统驱动器，该系统采用永磁电机直接驱动水泵电机。

永磁调速器在电厂中的应用作者：朱志萍来源：《科学与财富》2013年第08期摘要：永磁调速器在电厂中被应用在风机、泵等机械系统中，通过永磁调速器在机械系统中的改造，有效地降低了电能的消耗，并且具有较为可靠的性能，可行性强。

关键词：永磁调速器电厂节能1. 永磁调速器的结构及原理永磁调速器由四个部件组成：永磁转子，是镶有永磁体的铝盘，与负载轴相连；导体转子，为导体磁盘，与电机轴相连接；气隙执行结构，为调整磁盘与导磁盘之间气隙的结构；还有转轴连接壳与紧缩盘，以紧缩盘装置与电机及负载轴相连接。

导体转子与电动机转速一致，在运行过程中保持不变。

通过调节气隙可以实现负载轴上的输出转矩变化，从而实现负载转速变化。

当导体转子旋转时，导体转子与永磁转子产生相对运动，磁场通过气隙在导体转子上产生感应电流，使导体转子在磁场中受到力的作用，在反作用力的作用下永磁转子沿着与导体转子相同的方向旋转，结果在负载轴上产生扭矩，从而带动负载做旋转运动。

因此通过调节气隙可以获得可调整的、可控制的、可重复的负载转速，实现负载转速的调节。

2. 永磁调速器的特点在电厂的变频器使用中，高压变频器是传统的机械系统。

与高压变频器相比较，永磁调速器具有以下特点：在运作的基本原理上，高压变频器采用复杂的电路拓扑将数以万计的电力电子元器件串并联，实现对高压电机的输入频率和输人电压的改变，从而实现电机的转速变化，属于电气调速，而永磁调速器采用高强度的永磁转子与导体转子相互作用，使得电机与负载没有机械连接，通过调节气隙的大小实现负荷调速，电机转速不变，负荷调速属于机械调速；由于永磁调速器使电机和泵轴没有机械连接，系统启动时相当于电机空载启动，有效地降低了电机启动电流大的问题，而且可以实现泵体有选择地启动和停止，大大提高了系统的启停性能；永磁调速器的可靠性高于高压变频器；高压变频器会污染电网，产生电磁辐射，不利于环保，永磁调速器则不产生污染物，不产生谐波；高压变频器的使用寿命在5-10年，较永磁调速器的10-20年寿命短，且永磁调速器的稳定性好，调节精度高；高压变频器对温度、湿度和粉尘等环境要求较高，而永磁调速器可适应各种恶劣环境；高压变频器的维护要求较高，且费用昂贵，永磁调速器的维护工作量小，维护费用低，电动机和负载没有机械连接，使查找和修理故障变得非常简单；在隔振效果上，高压变频器的效果不如永磁调速器的效果好，永磁调速器以消除电动机和负载之间的振动传递；在部件的折损上，高压变频器易损坏电力、电容等部件，永磁调速器则不需考虑此问题；在散热的问题上，高压变频器的电机需要强制散热，而永磁调速器则对散热效果的影响要求不高；高压变频器的结构复杂且体积大，永磁调速器的结构相较而言简单且占用空间小，可以允许较大的安装对中误差，大大地简化了安装调试过程，安装方便的同时，还可方便地对现有系统进行改造或用在新建系统上，能够大大地缩短施工周期；但是永磁调速器的价格相对较高。