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摘要：本文分析了永磁电机在浆液循环泵系统中运用的可行性，并设计了永磁电机在浆液循环泵系统中的改造技术路线。通过改造后的数据，验证了在满足喷嘴运行要求的前提下，通过改变电机的转速，实现对浆液流量的调节。经某电厂浆泵改造永磁电机方案的运用，证实了该方案的有效可行。
关键词：永磁电机；浆液循环泵；脱硫系统；火电厂
前言：本次改造工程涉及到某电厂脱硫特许经营项目部，由于电厂机组运行负荷波动，煤质的含硫量与设计值偏差较大，从而导致浆液循环泵的设计至与实际运行也出现偏差，通过对电机的调速，达到调节循环泵杨程目的，经灵活调节，进而实现节 –––能降耗的目的。
1改造的必要性
在整个脱硫系统中，若脱硫剂为石灰石粉，浆液循环泵的电耗占脱硫系统的76%；若脱硫剂为石灰石块，浆液循环泵的电耗占脱硫系统的65%，浆液循环泵的电耗在脱硫系统的电耗中的占比较大，节能降耗具有重大的意义。
由于电厂机组长期不能满负荷运行，煤质的含硫量与设计值偏差较大，且设备选择时有一定的裕量。目前情况下，只能通过调整投入运行浆液循环泵数量进行调整（配置4台浆液循环泵时，调整的量为100%、75%、50%、25%），没有其他调整手段。当实际运行工况现在调整段之间运行时，浆液循环泵的出力大于脱硫所需流量的情况，存在通过变频调节实现节能降耗的空间。
目前浆液循环泵所配套的电机均为Y系列异步电动机，若变频改造过程中同步更换永磁同步电机，则可进一步实现节能降耗。
现吸收塔内喷嘴的设计压力为0.8bar，喷嘴出口的浆液粒径2200μm，根据喷嘴厂商提供的设计数据，正常运行时，为保证喷嘴的性能要求，喷嘴的压力运行范围为0.6~0.8bar，若喷嘴进口浆液压力为0.6bar时，喷嘴出口的浆液粒径能够保证2300~2500μm，浆液在该粒径范围内能够满足脱硫系统的运行要求，从而该部分能够节省浆液循环泵的2m扬程。
原脱硫系统浆液循环泵在机组100%BMCR工况下选型中，浆液循环泵的流量含有5%的余量，变频后管道的阻力Δf，计算公式为 （其中 为原循环浆液管道的阻力设计值），优化运行后该部分能够节省浆液循环泵的约2m扬程。
根据上两步的优化，在保证脱硫喷嘴的雾化效果的前提下，浆液循环泵的总扬程能够降低4m；浆液循环泵的扬程降低，根据浆液循环泵的运行特性，泵的转速和流量也相应下降，浆液循环泵调频后的流量 。
同时浆液循环泵的调频后，浆液循环量降低导致单个喷嘴的流量降低，若单个喷嘴的流量降低10~15%，仍能满足喷嘴的运行要求。
根据浆液循环泵流量和扬程的降低，电机的频率 ，从而确定浆液循环泵电机的频率调整值。
另外，若电机在原有的设计基础上具有剩余功率，电机的频率适当增加，浆液循环泵的流量也会增加，流量的增加能够满足运行要求，无需新启动一台浆液循环泵，该部分能够节省一定的能源，电机调频后的频率值 （P1-调频后的轴功率，P0-原泵的轴功率），如轴功率增加10%，电机频率值 =51.61Hz，即电机的频率上调1.032Hz，则循环泵流量增加3.2%；若轴功率增加15%，电机频率值 =52.38Hz，即电机的频率上调2.38Hz，则循环泵流量增加4.55%，该种调整方式即增加了现场的调整手段，也极大地降低运行费用。
2浆液循环泵目前运行状况
经过调研，目前运行中的浆液循环泵电机选型一般都留有一定裕量，大多达不到额定运行值。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆以河北某电厂#8机组脱硫系统为例，某时间段，机组负载率50%、脱硫系统入口SO2浓度2316.7mg/Nm3（设计值为2750mg/Nm3）、脱硫系统出口SO2浓度满足超低排放改造要求情况下，脱硫系统5台浆液循环泵（4运1备）只运行3台即可满足需要，#4浆液循环泵电机额定功率为1000kW，额定电流为115.2A，功率因数为0.87，但实际运行中，#4循环泵满负荷运行时，浆液循环泵电机运行电流90.73A，实际运行功率为820.3kW。
由此可见，脱硫系统喷淋层喷嘴所需压力要有一定的调节范围。在满足工艺要求的前提下，通过变频改造降低浆液循环泵电机转数从而降低泵的流量和扬程，可达到节能目的。
3变频运行时对永磁电机的优点
（1）具有高效率、高节能经济运行特性范围宽的特点（负载在25~120%时，效率可达94%以上），许多大马拉小车的应用场所都在永磁同步变频高效率区范围内。比如负载率为50%时，异步电机的效率下降到89%，永磁同步变频依然可以保持94%的高效。
（2）具有高启动转矩、高嵌入转矩、高过载能力、高功率密度的特点，使得在永磁同步变频与变频器、或与永磁同步变频软启动器配合使用时，可以根据实际轴功率大大降低设备驱动电机的装机容量，减少了电机的空载损耗。
（3）具有高功率因数的特点，（功率因数可达95%以上），使得供电系统中无需再提供无功，取消了无功功率补偿器，减少了设备投资和故障点。同时由于有功、无功电流的大幅下降（比同容量异步电机下降30%），使得所有供电电缆截面、供电变压器、柜内母牌、开关等容量都会降低，减少设备投资的同时，减少了变压器及输电线路的损耗。
（4）具有高可靠性、高互换性的特点，即与同容量的异步电机有相同的机座号和出线方式，使得永磁同步变频替换异步电机是非常简单方便。
4节电节能分析
（1）根据某电厂实际试验得知，#4E浆液循环泵改造前为工频泵，额定功率为1000kW，额定电压为6000V，额定电流125.9A，额定转速为595rpm。在实际运行工程中，实际输入电压为6500V，正常运行电流为95A，功率因数0.84，经计算实际输入功率为1069kW，实际输出功率为898kW。改造为变频后，满转速运行时实际输入电压为6500V，运行电流为81A，功率因数为0.96，经计算实际输入功率为911.9kw，实际输出功率为875kw。可见在满转速情况下，改造后的变频泵功率减小约23kW。
（2）#4E浆液循环泵经变频改造后，其转速可实现连续变速。例如在转速由600rpm降低为500rpm时，其运行电压和电流分别为4800V和42.0A左右，经计算，其输入功率和输出功率分别为349kW和336kW，可见在转速降低100rpm时，输出功率较改造前可降低562kw，每小时可节约用电562kw•h。在无备用浆液循环泵，或者排放较低但不具备停运浆液循环泵的情况下，对浆液循环泵进行转速调节能够在一定范围内大幅降低能耗，并且在一定范围内维持出口SO2在合理的范围内。
（3）小结
本次改造年平均节省电量2851.73万kW•h，电厂耗煤量节省8840.36t/年（按310g标煤/kWh），同时实现烟气中CO2减排17680.71~22100.89t/年（按2~2.5t/t标煤），因此浆液循环泵的变频及永磁同步变频电动机改造在节能降耗领域具有极大的意义。
结论：
本次综合改造后，能对浆液循环泵的运行具有一定的保护作用，减少现场的运行和检修工作量，同时增加设备的使用寿命，一定程度上减低现场的运行费用。
作者简介：
邱寅晨（1990.05--）男，籍贯：河北保定人，本科，毕业于华北电力大学；现有职称：助理工程师；研究方向：电气工程及其自动化
论文作者:邱寅晨
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/18
标签：浆液论文; 循环泵论文; 永磁论文; 电机论文; 喷嘴论文; 功率论文; 流量论文; 《电力设备》2017年第31期论文;