煉鋼廠除塵泵節(jié)能改造研究

何婷

摘 要：鋼廠除塵泵改造研究能夠起到節(jié)約用電、環(huán)保節(jié)能的作用。本文簡要分析了永磁調(diào)速器的工作原理及結(jié)構(gòu)特點，并從耗能計算入手，對某鋼廠的除塵泵進行了改造分析。最后，通過計算驗證了該永磁調(diào)速器改造方案的實用性，希望能夠?qū)︿搹S除塵泵研究提供幫助。

關鍵詞：煉鋼廠;除塵泵;節(jié)能改造

中圖分類號：TF758 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）02-0047-02

The Brief Analysis of Energy Saving Reform of?Dust Removal Pump in Steel Plant

Abstract： The research on the renovation of the dust removal pump of the steel mill can save electricity， protecte the environment and save energy. This paper briefly analyzed the working principle and structural characteristics of the permanent magnet governor， and started from the calculation of energy consumption. Finally， the practicability of the modification scheme of the permanent magnet governor was verified by calculation， and it was hoped that it will be helpful to the research of dust removal pump in steel works.

Keywords： steel mills;dust pump;energy saving

1 除塵泵中永磁調(diào)速概述

1.1 永磁調(diào)速器結(jié)構(gòu)

永磁調(diào)速器主要由永磁轉(zhuǎn)子、導磁轉(zhuǎn)子、氣隙執(zhí)行機構(gòu)、轉(zhuǎn)軸連接殼與緊縮盤等構(gòu)成。其中，永磁轉(zhuǎn)子中帶有永久磁鐵（強稀土磁鐵）的鋁板安裝在負載軸上;導磁轉(zhuǎn)子利用磁化盤（銅或鋁）連接到電機軸;氣隙執(zhí)行機構(gòu)是一種調(diào)整磁盤與引導磁盤之間氣隙的構(gòu)件;轉(zhuǎn)軸連接殼與緊縮盤則分別連接至電動機與負載軸上。

1.2 永磁調(diào)速的優(yōu)點

①永磁調(diào)速可以進行無級調(diào)節(jié)負載，實現(xiàn)過程控制，響應速度快。

②啟動電流沖擊較小時，PMD啟動會將氣隙調(diào)整到最大，實現(xiàn)空載啟動，減少電機啟動電流所需時間。

③由于PMD永磁體速度調(diào)節(jié)為非機械連接速度控制裝置，因此泵和電動機沒有機械硬連接，并且完全通過空氣間隙傳遞扭矩，具有隔離振動傳遞和減少振動的優(yōu)點。振動能力最高可達80%。

④永磁調(diào)速可靠性高、維護少，相關裝置結(jié)構(gòu)簡單、故障率低且維護成本低。

⑤PMD永磁調(diào)速使用壽命可達30年。另外，通過調(diào)節(jié)負載速度，能夠有效提高除塵泵工作效率，降低管路損耗，降低電機負載，節(jié)能效果明顯。

⑥永磁調(diào)速能夠適應各種惡劣工作環(huán)境，如電網(wǎng)電壓波動大、諧波含量高、高溫、高粉塵以及低溫等環(huán)境。由于永磁調(diào)速采取非接觸式機械耦合，所以無諧波干擾。

2 某煉鋼廠除塵泵節(jié)能改造分析

2.1 某煉鋼廠永磁調(diào)速改造系統(tǒng)耗能情況

流量Q與軸功率P、壓力H的關系如式（1）所示，離心式負載特征曲線如圖1所示。

[P∝Q×H] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

當電機轉(zhuǎn)速由[n1]向[n2]變化時，[H]、[P]、[Q]以及轉(zhuǎn)速的關系如式（2）～式（4）所示。

[Q2=Q1×n2n1] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

[H2=H1×n2n12] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3）

[P2=P1×n2n13] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （4）

可以看出，當電動機的流量[Q]和轉(zhuǎn)速[n]成明顯比例時，風壓與轉(zhuǎn)速的平方也是成比例的。此時，所需的軸功率[P]與該轉(zhuǎn)子的三次方成比例。研究發(fā)現(xiàn)，當需要80%額定流量時，可將電機速度調(diào)節(jié)到額定速度的80%，此時系統(tǒng)的壓力僅為66%，同時所需功率僅為原來功率值的51.5%。

根據(jù)風機運行曲線分析，當采用永磁調(diào)速后，其節(jié)能效果如圖2所示。

由圖2可以發(fā)現(xiàn)，當所需的流量從[Q1]減少到[Q2]時，進行閥門調(diào)節(jié)，管網(wǎng)阻力將隨著流量減小而增加。此時，管網(wǎng)特性曲線將會向上移動，同時系統(tǒng)的運行狀態(tài)將從A點變?yōu)檫\行狀態(tài)B點。通過研究發(fā)現(xiàn)，所需軸功率[P2]與面積[H2×Q2]是成正比的。采用永磁調(diào)速后，當風機速度從[n1]點下降到[n2]點時，管網(wǎng)特性不會隨著速度降低而發(fā)生改變;當風機特性曲線向下移動時，系統(tǒng)運行狀態(tài)點將會從A點迅速移動到C點，此時所需軸功率[P3]與面積[HB×Q2]成正比。

研究發(fā)現(xiàn)，在實際操作過程中，在滿足流量時，除了考慮系統(tǒng)調(diào)整有效空間外，還需考慮系統(tǒng)的壓力變化。根據(jù)相關統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，采用離心式風機負載時，若采用永磁調(diào)速，節(jié)能效果可達20%～50%。

2.2 永磁調(diào)速器改造方案介紹

為了更好地滿足現(xiàn)場運行和節(jié)能需要，電機與負載之間的耦合改造為永磁調(diào)速器，并通過DCS或PLC實現(xiàn)自動控制;機務部分改造需要配合現(xiàn)場基礎圖;熱控制部分各增加3個軸承溫度元件，并添加相應的電氣控制線。

電氣部件的改造，除了公司提供的安裝圖紙和安裝要求外，還安裝了永磁式調(diào)速器，同時DCS或PLC系統(tǒng)也需要進行相應的系統(tǒng)編程和設置。具體地，設置監(jiān)測位置和監(jiān)測點，總共有3個軸承溫度監(jiān)測點，實現(xiàn)軸承溫度監(jiān)測、顯示、告警和停機功能;各監(jiān)測點要設置參數(shù)值;不同檢測點還要設置詳細要求。詳細要求如下。①當一號軸承監(jiān)測點溫度超過75℃時，DCS或PLC控制蜂鳴器發(fā)出報警聲音，技術人員檢查并消除現(xiàn)場故障;當溫度超過95℃時，DCS或PLC控制蜂鳴器報警，報警燈閃爍，立即停止檢查。②當二號軸承溫度監(jiān)測點溫度超過75℃時，DCS或PLC控制蜂鳴器發(fā)出報警聲音，技術人員檢查并消除現(xiàn)場故障;當溫度超過95℃時，DCS或PLC控制蜂鳴器報警，報警燈閃爍，立即停止檢查。③當三號軸承溫度監(jiān)測點溫度超過75℃時，DCS或PLC控制蜂鳴器發(fā)出報警聲音，技術人員檢查并消除現(xiàn)場故障;當溫度超過95℃時，DCS或PLC控制蜂鳴器報警，報警燈閃爍，立即停止檢查。

改造后年節(jié)電費為：

（976 609kW·h-675 975.8kW·h）×0.55元=16.53萬元（5）

3 結(jié)語

鋼廠的除塵泵改造能夠節(jié)約用電，起到環(huán)保節(jié)能的作用。在除塵泵的節(jié)能改造中，最有效的措施是改造永磁調(diào)速器，因此如何對鋼廠永磁調(diào)速器改造變得十分重要。本文簡要分析永磁調(diào)速器的工作原理和結(jié)構(gòu)特點，通過計算驗證了永磁調(diào)速器改造的有效性，對鋼廠除塵泵的研究具有參考價值。

參考文獻：

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[3]丁健，趙偉.高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在600MW機組凝結(jié)水泵電機上的應用[J].機電信息，2013（9）：84-85.