莱州电厂闭式水泵永磁调速节能改造的经济效益分析

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1、电厂闭式水泵永磁调速改造的经济效益分析赵勇1张春杰1王刚1杨金发1王向东2周丽萍2（1.华电国际莱州电厂；2.南京艾凌节能技术有限公司）摘要：莱州电厂的闭式水系统需根据环境温度和负荷需求来调节流量和压力，通常采用阀门调节，导致大量能源浪费。永磁调速和变频调速是目前常用的对水泵进行调速节能的技术，两者节能效果相当。从长期运行的角度考虑，永磁调速改造获得的经济效益比变频器更高，且能够提高系统的可靠性。因此，选择永磁调速器对闭式水泵进行流量和压力的调节。改造后，系统运行稳定，耗电量显著减少，达到了预期的目

2、的。关键词：闭式水泵，永磁调速器，变频器，经济效益引言目前，离心式负载的节流调节方式已逐渐被调速调节取代，常用的调速方式有液力耦合调速、变频调速和永磁调速等。液力耦合调速属低效的调速方式，转差损耗大，调速范围有限，调速精度低，容易漏液，虽然初始投资相对较低，但维护复杂、费用大[1]，需经常更换液压油，已逐渐被淘汰。变频调速是当前电机调速节能比较流行的一种电气调速技术，节能效果显著，调速精度高。永磁调速技术是近几年新开发的一种高效无污染电机调速技术，该调速技术专门针对风机、泵类等离心负载进行调速，具有

3、高效节能，高可靠性，减小系统振动，环境适应能力强等优点，已成为许多高耗能企业节能改造的首选。为此，华电国际莱州电厂在闭式水系统电机节能改造时仔细考察了变频调速和永磁调速两种电机调速节能技术。华电国际莱州电厂每台机组配一套闭式水系统，为发电机氢冷却器、小汽机冷油器、炉侧风机油站等重要机组辅助设备提供冷却水。系统基本流程为：除盐水→闭式水箱→水泵→闭式水热交换器→闭式水用户→水泵进口。在实际工程设计中，通常按照系统最大需求配备水泵，并留有一定裕量[2]。在实际运行中，水泵的流量需随季节温度和系统负荷的变

4、化而变化。因此，在春、秋季，尤其是冬季时，水温较低，闭式水富裕量很大[3]，常采用调节阀门开度的方式来控制闭式水压力和流量。这种控制方式会导致节流损失[4]，使得大量能源浪费，同时还容易产生气蚀、振动、冲刷[1]，造成设备损坏。永磁调速技术能根据用户的需要和现场的工况自动调节水量和电机输出功率，从而实现流量调节和节约能源的目的。本文详细介绍了永磁调速器的选型过程和改造内容，并且从节电的角度分析了永磁调速改造产生的经济效益。1永磁调速器的选型过程1.1变频器与永磁调速器的投资对比变频器采用复杂的电路拓

5、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入电压的改变，从而实现电机的转速变化，属于电气调速。对风机水泵系统进行变频调速改造时，初始投资主要包括三方面的费用：一是变频器主体设备；二是辅助性设施，包括变压器、滤波器、控制装置、电缆、照明设施等；三是基础设施建设，建造专门的空调房间，以满足变频器对环境和温度的要求。永磁调速器采用导体转子与永磁转子相互作用传递运动和扭矩，通过调节啮合面积的大小实现负载调速，电机转速保持不变，属于机械调速。永磁调速改造的初始投资除永磁调速器主体设备外，

6、还需购买辅助设备，包括冷却系统、电缆和控制装置；永磁调速器安装在电机和负载之间，改造时需重新建造基础，同样要投入资金。变频器的使用年限为10年，用于变频器散热的空调寿命为10～12年，永磁调速器为20年，安装基础在20年内基本不需改造，总投资金额为总投资金额=主体设备×台数+辅助设备×套数+基础建设费用为直观比较两者的投资，以20年为一周期，500kW变频器和永磁调速器具体费用见表1。表120年500kW变频器和永磁调速器的投资类型主体设备（元/kW×台数）辅助设备（元/kW×套数）基础建设费用（元

7、/台）总投资金额（元）国产变频器900×2100×220000永磁调速器1200×140×120000表1中数据显示，单台变频器的投资低于永磁调速器，但变频器中的电子元器件老化快，使用寿命短，而永磁调速器的机械零部件寿命则相对较长。因此，在相同使用年限下，永磁调速器的总投资低于变频器。1.2变频器与永磁调速器的节能效率对比变频器和永磁调速器均是根据离心式负载的相似定律来实现节能的，即离心式负载的流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比，功率与转速的三次方成正比。变频器和永磁调速器取代了原系统中的阀门

8、，通过改变负载的转速对流量和压力进行连续控制。不同的是，变频器改变的是电机的输出转速，而永磁调速器改造系统中，电机的输出转速基本保持不变，永磁调速器的输出转速则随负载需求而变化。变频器和永磁调速器在实现节能的同时，不可避免的会存在能量损耗。由于两者工作原理不同，在变频器内部，损耗主要有整流损耗、逆变损耗、控制回路损耗以及风机损耗；永磁调速器的损耗包括转差损耗和冷却系统损耗。根据目前南京艾凌多个现场永磁调速器和变频器测试的经验，当实际负载功率高于额定功率的55%时，永磁