尾矿泵调速方式探讨

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1、尾矿泵调速方式探讨　　摘要：本文介绍了矿浆泵在大流量、高扬程，且流量和扬程变化范围大的情况下，液力调速与变频调速两种调速方式在节能和技术、经济等方面的比较。并通过比较两种调速方式的优缺点，确定经济合理的调速方式。关键词：液力调速变频调速尾矿泵　　一、前言　　罗布泊钾肥项目是国家西部开发的重点工程，随着120万t/a采输卤和盐田工程的建设完工，加工厂的建设正在全面铺开。加工厂的尾矿输送流量和扬程变化范围大，为了节约能源，设计采用调速的方式来满足输送流量变化的要求。尾矿泵最大流量1000m3/h、扬程90m、转速980r/min，最小流量630m3/h、扬程5

2、2m、转速680r/min，配套电机630kW、6极、10kV、IP54、防腐等级F1、绝缘等级F。要求泵通过调速实现在最大流量和最小流量间变化。　　二、水泵调速节能方式简述　　根据罗布泊钾肥项目尾矿泵运行的特点，调速运行是其节能的最有效途径。用以驱动泵的调速装置大体上归纳为机械式和电气式两大类。机械调速装置主要为液力偶合器，电气调速装置包括变极调速、串级调速、变频调速、变电压调速、调电阻调速和电磁滑差调速电机等6种。其中性能最好，应用面最广的为变频调速。　　加入调速装置后，当需要改变流量时，用设定的信号去改变水泵的转速，从而达到流量的改变，这时水泵的轴功

3、率也大幅度改变,从而避免了用阀门改变流量，引起的节流损失。使原动机的输出功率随流量变化而变化，消除了大马拉小车的缺点，节约了能源。此外，由于可调速驱动系统具有软启动功能，避免了由于电动机直接启动引起的电网冲击和机械冲击，从而可以防止与此有关的一系列事故的发生。例如电动机转子笼条的疲劳断裂，定子端部绕组绝缘损坏击穿等重大事故，提高了电机运行的可靠性。　　三、调速设备方案比较　　液力调速与变频调速是当前风机、水泵调速节能常用的两种技术。液力调速技术已被国家列为成熟可靠的调速技术加以推广，而随着变频调速技术的广泛应用，再加之近几年我国高压大容量变频调速技术的突破

4、性发展，引起了人们的普遍关注，两种调速技术相比，各有其优点。　　1.变频调速与液力偶合器调速的工作原理　　电动机采用变频调速后，转轴与负载直接相连,但电动机不再由电网直接供电，而是由高压变频器供电，高压变频器通过改变电动机的供电频率改变电机转速，因此可以在相当宽的频率范围内实现无级调速，而且在全范围内具有优异的效率和功率因素特性。采用变频调速后，异步电动机转速n=60f(1-s)/p，其中f为高压变频器输出频率，s为异步电动机转差率，p为电动机极对数。　　液力偶合器是通过控制工作腔内工作油液的动量矩变化，来传递电动机能量并改变输出转速，电动机通过液力偶合器

5、的输入轴拖动其主动工作轮，对工作油进行加速，被加速的工作油再带动液力偶合器的从动工作涡轮，把能量传递到输出轴和负载。通过控制工作腔内参与能量传递的工作油多少来控制输出轴的力矩，达到控制负载转速的目的，因此液力偶合器也可以实现负载转速无级调节。如采用液力偶合器调速，则电动机转轴连接到液力偶合器，而负载连接到液力偶合器，电动机仍由电网供电，电动机仍全速运行。　　2.变频调速与液力偶合器调速的节能比较　　功率损耗的原因　　电动机本身功率损耗除外，无论是变频调速还是液力偶合器调速，均存在额外的功率损耗。液力偶合器从电动机输出轴取得机械能,通过液力变速后送入负载，其

6、效率不可能为1；高压变频器从电网获得电能，通过逆变后送入电动机电枢，其效率也不可能是1。如液力偶合器额定转速时效率，75%转速时效率约，20%转速时效率约。而高压变频器在输出转速下降时效率仍然较高，如额定转速时效率，75%以上转速时效率大于，20%以上转速时效率大于。当输出转速降低时，液力偶合器的效率比变频调速的效率下降快得多，因此变频调速的低速特性比液力耦合器要好。但用于泵类负载时，由于其轴功率与转速的3次方成正比，当转速下降时，虽然液力偶合器效率正比下降，但电动机综合轴功率还是随着转速的下降成2次方比例下降，因此也能起到节能作用。　　变频调速通过电力电

7、子整流和脉宽调制逆变技术改变电动机电枢的电压和频率，除本身控制所需很少一部分能量消耗保持不变外，电力电子器件的损耗基本上与输出功率成正比。因此变频调速可以在全转速范围内保持较高效率运行。而液力偶合器依靠泵和涡轮传递能量，在低速输出时，泵和涡轮的效率均下降，因此综合效率随转速下降而下降。　　节能比较　　罗布泊钾肥项目加工厂在生产的前几年，尾矿输送流量约为泵的额定流量的70%。一台630kW的尾矿泵的流量从100%降低到70%，由于流量与转速一次方成正比，因此转速可以降低70%，负载功率理论上降为%。如果直接采用高压变频调速，其效率按算，再考虑电动机效率在低功

8、率时有所下降，和管道系统效率有所下降，电网总输入功率约%///=%