永磁调速技术节能应用

永磁调速装置在轴流风机增效节能改造方面的应用摘要：石油化工企业内运行的大型冷却塔在春、秋、冬三季和夜间存在冷却能力过剩的问题，造成机械通风冷却塔电能的浪费。

本文结合某石化公司对轴流风机的节能改造案例，对永磁调速装置在节能增效方面的应用进行了论述。

关键词：大型冷却塔、节能增效、永磁调速1 石油化工企业中冷却水系统的重要性及运行中存在的问题循环水场在石油化工行业中有着至关重要的作用，在日常的生产过程中为各生产装置提供满足生产工艺要求的冷却用水，循环水冷却装置的平稳运行是各石油、化工及辅助生产装置安全、稳定运行的有力保障。

由于四季温差及昼夜温差导致的环境温度的变化，循环水冷却装置在满足夏季最不利情况冷却水供给的前提下，在春、秋、冬三季，夜间以及一些天气原因导致的环境温度骤变的情况时会出现冷却塔能力过剩的问题。

这种冷却能力的过剩造成了机械通风冷却塔电能的浪费。

2以某石化公司的循环水场运行情况为例某石化公司下设炼油部、烯烃部、化工部、热电部等，各部门共有10座循环水场，该石化公司各循环水场内的冷却塔包括自然通风冷却塔和机械通风冷却塔(包括小功率风机、大功率变频风机和大功率定频风机)。

在之前的管理和日常维护中该石化公司采取通过监控冷却水出水的温度，及时手动启、停风机、调整运行台数、调整风机叶片角度等措施来减少风量，从而达到节约电能的目的。

但这些措施对大型风机的调控仍然存在一些问题：1.无法精准的控制冷却水出水温度，水温的变化幅度大，影响生产；2.频繁的启、停冷却塔风机造成对设备（叶片、传动轴、齿轮、轴承）零部件的冲击，严重影响风机的使用寿命；3.频繁启动大功率设备，形成很大启动电流冲击，造成电能浪费、损坏电机、冲击电网。

目前化工1#循、烯烃1#循、2#循、3#循部分机械通风冷却塔采用了变频风机（低压变频），节电效果明显；炼油部1#循、2#循两座循环水场的冷却塔风机均为30KW的小功率风机，出水温度调节措施比较灵活，并且不容易产生冲击电流、不会对风机的使用寿命产生影响；热电1#循环水场为自然通风冷却塔无风机节能空间。

永磁调速节能原理介绍永磁调速节能效果案例分享
永磁调速的节能优势是他最明显的优点。

永磁调速设备具有结构简单、无谐波、可靠性高、易维护的特点，近年来得到广泛应用。

火电厂中，开式水系统一般承担闭式水、主机冷油器与真空泵等设备的冷却水，原设计流量一般不可调，各用户自行节流调节，节流损失大，特别在冬季环境温度较低时，浪费很大。

此时引进永磁调速一是个不错的选择。

应用实例
某火电厂有2台300MW机组,每台机组配置2台开式循环水泵,开式冷却水取自循环水供水管,经过升压至0.38MPa供给各级用户,回水至循环水回水母管。

开式水泵参数:功率,280kW;额定流量,2 580m3/h;扬程,28m;额定转速,1480r/min。

在综合比较各种调速改造方案后,在#1机组一台开式水泵上采用了永磁调速技术改造方案。

改造示意如下图。

改造完成后的运行参数:铜盘与永磁盘气隙最大时的平均稳定输出转速为383r/min,;气隙最小时水泵平均稳定转速为1 436r/min,当指令从0%到100%连续调节时,最高、最低转速的变化时间约60s。

节能效果
改造后的#1机组与未改造的#2机组运行数据对比如下。

建议：重要性不高的设备，如电厂高压水泵等，使用永磁调速是个不错的选择。

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脱硫装置浆液循环泵工频运行改永磁调速运行节能研究报告朱海娟冯骏（重庆远达烟气治理特许经营有限公司重庆401122）摘要:脱硫循环泵运行状态及能耗水平直接影响发电机组经济运行，本文介绍了某发电公司2X660MW机组燃煤煤质不稳定，受燃煤和机组负荷变化的影响，在特殊工况工况下，循环泵组合运行方式随之变化，运行2台循环泵不能满足达标排放要求，运行3台循环泵时DCS显示出口SO2为零（环保监督部门认定为无效数据），且循环泵频繁启停，存在设备损坏的风险，采取的脱硫装置浆液循环泵工频运行改永磁调速运行的节能经济分析。

关键词：浆液循环泵永磁调速节能报告1前言某电厂2X660MW机组#1、#2脱硫装置均完成超低排放改造。

每套脱硫装置配置4台浆液循环泵，浆液循环泵系统电机生产厂家为湘潭电机股份有限公司，浆液循环泵生产厂家为五二五泵厂，减速机生产方式，泵出口不设置阀门，为确保机组的安全运行，每台脫硫装置至少运行2台循环泵。

某电厂燃煤煤质不稳定，受燃煤和机组负荷变化的影响，浆液循环泵组合运行方式随之变化，循环泵频繁启停，存在设备损坏的风险。

超低排放改造后，在特殊工况下，运行2台循环泵不能满足达标排放要求，运行3台循环泵时DCS显示出口SO?为零，可能被环保监督部门认定为无效数据，为同时实现有效达标排放、节能降耗, 有必要对循环泵进行调速改造。

2实施方案：在脱硫浆液循环泵电机和减速机之间加装永磁调速器，在电机转速不变的情况下，通过调节气隙改变泵的转速进而实现流量或出力的调节，改造后系统结构及相关参数组成如下：厂家为SEW,浆液循环泵设计为工频额定出力运行表（一）改造设备原电机参数调速范围冷却方式调速器组成#1B浆液循环泵1120kW/1489rpm60%〜100%无极调速油冷永磁耦合器+稀油站+就地控制柜#2B浆液循环泵1120kW/1489rpm #2C浆液循环泵1250kW/1491rpm永磁调速器技术是近年来国际上开发的一项突破性新技术，是专门针对风机、泵类离心负载调速节能的适用技术。

永磁调速器无连接调速节能技术永磁调速器是通过调节导磁体和永磁体之间的相互磁力耦合作用大小来传递扭矩，同时实现负载调速和电机节能。

是一种无机械连接的软启动设备，传递效率能达到95%以上，实现电机节能30%以上。

主要应用设备为泵、风机、离心负载、皮带运输机及其它机械装置，应用广泛。

永磁调速器一：产品工作原理永磁调速器（筒式/盘式）：一般由三个部分组成，一是和电机连接的导体转子，二是与负载连接的永磁转子，永磁转子在导体转子内，其间由空气隙分开，并随各自安装的旋转轴独立转动，三是一个调速机构，调速机构包括手动控制和信号电控两种。

通过调节永磁磁力耦合有效面积（筒式）或永磁磁力耦合间隙（盘式）的方式来调整负载速度而电机转速不变，实现负载调速和电机节能。

调速机构调节筒形永磁转子与筒形导体转子在轴线方向的相对耦合面积，或调节盘式永磁转子与盘式导体转子在轴线方向的相对间隙，实现改变导体转子与永磁转子之间传递转矩的大小。

导体转子安装在输入轴上，永磁转子安装在输出轴上，当导体转子转动时，导体转子与永磁转子产生相对运动，永磁场在导体转子上产生涡流，同时涡流又产生感应磁场与永磁场相互作用，从而带动永磁转子沿与导体转子相同的方向转动，结果是将输入轴的转矩传递到输出轴上；输出转矩的大小与相互作用的面积（或相互作用的间隙）相关，作用面积越大（作用间隙小），扭矩越大，负载转速高.反之亦然。

永磁转子与导体转子完全脱开，作用面积为零（或作用间隙最大），永磁转子转速为零，即负载转速为零。

能实现可重复的、可调整的、可控制的输出扭矩和转速。

永磁调速器是通过调节扭矩来实现速度控制，电机输出到永磁调速器的扭矩和永磁调速器输出到负载的扭矩是相等的。

当永磁调速器接到一个控制信号后，如压力，水流量，液面高度等信号传到永磁调速器的调速机构，调速机构对信号进行识别和转换后，产生一个机械操作指令，来调节导体转子与永磁转子之间的耦合面积大小（筒式），或导体转子与永磁转子之间的耦合间隙大小（盘式），根据适时的负载输入扭矩的要求，调节永磁调速器输入端的扭矩大小，负载要求扭矩小，电机输出扭矩小，相应电机输出功率也小。

变频调速永磁电机在皮带运输上的应用巩剑波【摘要】近年来,永磁同步电动机得到较快发展,因其功率因数高、效率高等特点,在一些地面厂矿应用逐渐增多,某些场所已逐步取代交流异步电机,是一种新型节能电机.但在煤矿井下的应用才刚开始,山西焦煤投资公司与华鑫机电合作,率先在正益、正兴煤业公司推广使用无齿轮永磁电机变频调速皮带,即驱动系统由永磁同步电机与变频器相结合实现动力传递,因为去掉了减速器、液力偶合器,整个驱动系统具有高效、节能、低噪音、免维护、输出转矩大、启动平稳、结构紧凑、体积小、重量轻等优点.运行一年来,工作稳定、维护量小、节能效果良好.【期刊名称】《山西焦煤科技》【年(卷),期】2011(035)012【总页数】3页(P11-13)【关键词】永磁电机;变频调速;煤矿;皮带;运输【作者】巩剑波【作者单位】山西焦煤集团投资有限公司机电部,山西太原030021【正文语种】中文【中图分类】TD614变频调速的无齿轮永磁电机驱动系统，具有节能、高效、扭矩大、结构简单等优点，近年来在许多场合逐步取代了异步电机，应用于煤矿井下的皮带运输系统能很好地发挥其优势。

无齿轮永磁同步电机变频驱动系统调速装置，用于煤矿皮带机的转速调节，主机由无齿轮永磁同步电机和皮带机机头组成，与传统皮带机系统相比去掉了减速机、液力耦合器和同步齿轮。

传统的带式输送机采用异步电动机、液力耦合器、齿轮减速器等组成动力驱动系统，这种系统应用较多，缺点也很明显，如效率低、机械故障多、重载启动困难等。

改造后的系统采用了变频驱动的无齿轮永磁同步电机，永磁同步电动机采用额定容量为55 kW、级数为20级、额定电压660 V、额定频率12 Hz、转子为永磁结构的矿用隔爆型三相同步电动机。

变频调速系统采用ZJT－110/660矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置，防爆型式为矿用隔爆兼本质安全型Exd{ib}I。

见图 1。

变频器可实现整个系统的软启动和多驱动电机间的功率平衡。

永磁调速技术在冷却水塔风机上的应用刘永龙，郑小娜(白银有色集团股份有限公司铜业公司，甘肃白银730900)[摘要]冷却水塔随用冷量及季节变化调节频繁，根据永磁调速技术的工作原理、特点，将其应用于冷却水塔的改造，在风机固定的情况下，调速使风机工作在高效区，对比改造前后效果，表明了永磁调速技术在冷却水塔风机生产中运行简便，能耗减少，系统运行安全、经济。

[关键词]永磁调速；冷却水塔风机；节能[中图分类号]TQ051.5 [文献标志码]B[文章编号]1003 -8884(2018)03 -0034 -04白银有色集团股份有限公司铜业公司硫酸车间 冷却水量为6 300 m3/h，循环水系统有2台冷却水塔风机，主要作用为生产装置的循环水进行降温。

其配套风机型号为L85，额定功率160 kW，额定转速 1 450 r/min，全压 176. 4 P a，风量 3 500 m3/h，配置的 电机型号为Y315L1-4,额定功率160 kW，额定电压 380 V，平时以工频运行，为使温度保持在28〜32益左右，当一'台风机不能满足生产时必须另加开一'台，因此以前只需1.2台风机的风量就能满足生产所 需，现在却要开2台风机，造成了能源的浪费。

针对以上问题，在1#冷却水塔风机加装永磁 调速装置，型号为SPRT100。

调节器调节筒形永磁转子与筒形导体转子在轴向的相对位置，以改 变永磁转子和导体转子耦合的有效部分，同时也 能改变两者之间传递的扭矩，能实现可靠重复的、可调整的、可控制的输出扭矩和转速，实现调速节能的目的。

1冷却水塔风机系统简介见图1。

但初始设计时风机并未设计调速功能，风 机只能满负荷运行或者停机，为满足小风量的需求，需要人工调整桨叶角度或频繁启停风机，增加了操 作及维修人员的劳动强度及不安全因素。

同时风机 频繁启动对齿轮箱冲击较大，易造成设备损坏，电网 波动，影响正常生产，而且能耗大，增加了产品的生 产成本。

高效永磁电机调速技术在纺织机械领域的解决方案1.引言近年来随着激烈的市场竞争以及纺织机械机电一体化技术水平的不断提高，国内外纺机普遍进入变频调速驱动时代。

变频调速取代了传统机械结构，从清花、梳棉、条并、粗纱、细纱、络筒、整经、浆纱、无梭织机等主体工艺流程和基本织机装备已经普遍采用。

而新开发的纺织机械将广泛地应用高效永磁同步电机调速技术，大大地提高了纺机设备的可靠性，提高了纺机质量和自动化程度，降低了能耗。

2．纺织机械中的调速技术调速技术作为纺织机械中应用的必然趋势，具备以下明显的优点：1)减少功耗降低成本，具有显著的节电效果。

2)可以使电机实现无级调速。

3)简化了机械传动，提高了生产速度和生产效率。

4)启动平滑，消除了机械的冲击力，提高了纺机设备的可靠性。

3．调速技术的应用3.1三相交流电机变频器驱动特性分类目前纺织机械中，采用变频控制的电机主要是三相感应交流异步电机。

变频器控制有如下分类：1)采用变频器开环控制异步电机调速，称为V/F形式。

该种形式电路简单可靠，但调速范围小，调速精度低，而且低速性能不理想，因此多用于针织机或性能要求不高的纺织机械上。

2)采用无速度传感器矢量控制变频器。

该变频器具备优良的低速性能，电路结构简单，可靠性高，同时具有较好的加速特性、转矩特性以及电流限制特性等，适应印染机械的调速等。

3)采用带速度反馈的矢量变频控制异步电机，闭环变频调速。

应用功率绝缘栅双级型晶体管（IGBT）代替一般的大功率管（GTR），提高了变频器的开关频率。

实现了高频响应、高精度、智能化，适用于调速性能要求较高且恒张力、恒线速的纺织机械上。

3.2.高效永磁同步电机的应用本方案建议用户采用高效永磁同步电机作为系统的动力单元；永磁同步电机是通过改变驱动电路的输出频率控制、调整电机的转速；永磁同步电机具有高效率，高转矩，高精度三高特性。

电机的调速范围宽、有良好转矩特性、高可靠性，等性能非常适合纺织机械行业的特性，它可以广泛的应用于纺织机械行业。

永磁调速前景如何永磁调速与变频调速技术和经济对比分析永磁调速前景如何呢?永磁调速与变频调速技术和经济上面各自都有哪些优势呢?我们一起来了解一下吧。

目前，实现调速的方法主要有变频调速、液耦调速以及永磁调速等方法。

变频调速是目前应用最广，技术相对成熟的调速技术;永磁调速是一种透过气隙传递转矩的“革命性”传动技术，因其高效节能、简单可靠、震动噪音小等诸多优点，在调速领域的应用也越来越广;而液耦调速由于调节精度低、调速范围有限、低速转差损耗大、控制精度低、线性度差、响应慢、容易漏液等原因，其运用正在逐步减少。

本文主要针对永磁调速和变频调速两种调节方式，从技术和经济两方面进行了比较和分析。

1 永磁调速和变频调速的基本原理永磁调速是一种透过气隙传递转矩的传动技术。

它以现代磁学为基本理论基础，通过调节永磁体和导体之间的气隙或耦合面积，来改变负载端的输出转矩，从而实现控制负载端流量或压力的变化。

永磁调速装置主要由导体转子、永磁转子和控制器三部分组成。

导体转子固定在电动机轴上，永磁转子固定在负载转轴上，导体转子和永磁转子之间无机械连接，电机旋转时带动导体转子旋转，切割磁力线产生涡电流，该涡电流在导体转子上产生感应磁场，使导体转子与永磁转子间互相拉动，从而实现了电机与负载之间的转矩传输。

永磁调速的特点是电机转速基本不变，当负载端的控制信号(如压力、流量等)变化后，由执行器对信号进行识别和转换，通过调节导体转子与永磁转子之间空气间隙的大小，来改变负载端功率的输出。

变频调速的基本原理为：异步感应电动机的转速n与电源频率f、转差率s、电机极对数p三个参数有如下线性关系：n = 60f ( 1 - s ) / p。

改变其中任何一个参数都可以实现转速的改变。

变频器是通过改变电源频率f 的方式来改变电动机转速的。

根据泵的相似定律，可知泵的功率与转速的三次方成正比，通过改变转速，轴功率会大大降低，从而实现节能。

2 永磁调速和变频调速的技术性比较永磁调速和变频调速都是高效节能的调速技术，但是二者从原理、构造、使用维护以及对运行环境的适应能力等都有明显的差异。

永磁磁力传动原理、应用及前景永磁传动以现代磁学为基础理论，结合永磁材料的磁力作用，实现的力或转矩非接触式传递技术。

这种技术早在20世纪30年代被提出，并经由几十年发展，直到20世纪70年代，工业资源型到技术型转变的发展，同时人类环保意识逐渐提高，人们重拾永磁学的理论研究。

特别是NdFeB稀土这种永磁材料的出现，永磁材料性能应用上取得了显著的提高，使得永磁理论研究得以发展。

永磁磁力传动理论的这次突飞式发展，使得永磁传动技术在各个领域中得以应用，并逐渐以该技术为基础诞生了很多先进的磁力科学新技术。

一、永磁传动技术原理、分类及优缺点1.原理及分类。

永磁传动技术是利用磁性材料间异性相吸、同性相斥的原理，通过磁耦合将磁能转化成机械能的过程。

目前的永磁磁力传动分为转子式永磁传动、永磁离合式传动、涡流式永磁驱动和永磁悬浮式装置等四种传动模式。

1）转子式，特点：通常由主、被动磁组件外加隔离套三部分共同组成，三组件构成同心圆环体。

开发产品：磁力传动阀门、磁力传动泵、磁力调速器等，部分入市场应用，部分尚在研发。

2）涡流式，特点：由永磁转子、铜转子和控制器组成，永磁转子与铜转子构成圆盘模式。

开发产品：有限矩型磁力耦合器，延时型和调速型的磁力耦合器等，已投入市场应用。

3）离合式，特点：由主、被动磁盘和控制器联合构成，主动磁盘同被动磁盘呈现圆盘模式。

开发产品：永磁制动器和永磁离合器。

部分产品已投入市场使用。

4）磁悬浮式，特点：分为圆周磁悬浮和直线导轨类磁悬浮两种。

开发产品：无轴承电动机、磁力轴承以及磁悬浮导轨等，部分形成产品，部分正在研发。

2.磁力传动优缺点。

优点：1）结构简单，组成构件少，发生故障点很少，功能可靠性较高。

2）功能相对较全，能够实现过载保护、轻载起动、离合制动和调速等众多功能。

3）能够基本实现结构间无摩擦传动，从而使用寿命相对较长。

4）能够实现无泄漏传动功能，适合在核电、化工及航天等领域使用。

5）永磁磁力装置的重量与体积相对很小。