摘要：本文介绍了永磁调速的结构及工作原理，采用风冷永磁调速技术对本厂大功率西江取水泵进行技术改造，在大功率西江取水泵成功进行永磁改造的基础上，采用综合节水措施，最大程度降低西江取水量，有效降低发电耗水率，提高企业生存能力和经济效益。
关键词：永磁调速；西江取水泵；耗水率
1 前言
云河发电有限公司是广东粤电集团有限公司下属的二级单位，公司现役四台发电机组，总装机容量为87万千瓦，分三期工程建设而成。其中，一期装机容量为2×125MW，两台机组已于2018年1月31日关停；二期工程B厂#3、4机组装机容量为2×135MW，于2001、2002年投入运行，B厂设有一个3万立方米的事故水池贮存西江水；三期工程C厂#5、6机组为2×300MW循环流化床燃煤发电机组，于2010年投入运行，设有一个3万立方米的事故水池贮存西江水。四台运行机组的循环冷却水系统都采用闭式循环水系统，补充水源都为西江水。西江水通过离厂区20公里外的西江取水泵房输送至四台机组发电使用。西江泵房共四台西江取水泵，其设备规范见表1。
表1 西江取水泵设备规范
为了合理开发、利用、节约和保护水资源，实现水资源的可持续利用，国家进一步加强了对水资源的管理。2016年初，广东省西江流域管理局根据《广东省发展和改革委员会、广东省财政厅、广东省水利厅关于调整水资源费征收标准的通知》（粤发改价格[2015]847号）要求，将生产取用地表水的水资源费征收标准由原来的0.005元/吨调整为0.2元/吨，水费提高了40倍，极大的增加了我公司的经营开支。
近期，国家发改委、能源局发布《关于加快做好淘汰关停不达标的30万以下燃电机组工作的通知》，要求改造后的燃电机组单位发电耗水率要达到低于3.2kg/kwh的标准，否则关停，直接影响到我司的生存发展。
为进一步减少公司的用水，减少取水费用的支出，降低发电耗水率，通过综合对比，我公司决定对西江#2、3取水泵进行永磁调速技术改造，并在永磁调节的基础上制定相应的节水控制措施，最大程度地降低我厂西江用水，降低发电耗水率。
2 永磁调速原理及技术改造
2.1结构原理
永磁调速器是基于磁力耦合技术，通过机械结构，以柔性连接的方式实现电机与负载之间的扭矩传递、调整负载转速的装置。双筒式永磁调速器由永磁转子、导体转子、调速机构、电动执行器、防护罩等部分组成，详见图1。永磁转子内部装备高性能钕铁硼，提供永久磁场；导体转子分为内转子和外转子，工作时内外转子均可切割永磁转子的磁感线（能效高），形成涡电流并产生互感磁场，互感磁场与永久磁场相互作用实现电机与负载间的扭矩传递；调速机构可以调节永磁转子与导体转子的耦合面积，从而实现对负载转速的调节。啮合面积大，通过永磁调速器传递的扭矩就大，负载转速高；啮合面积小，通过永磁调速器传递的扭矩就小，负载转速低。
图1永磁调速器结构原理
2.2永磁技术改造
根据西江取水泵设备规范，我公司决定采用风冷永磁调速技术，该技术采用自带强制通风的双筒型结构，使600kw以上的大功率永磁调速器能够有效散热，安全运行，克服了变频技术、水冷及油冷永磁调速技术占用空间大、系统复杂、维护费用高的缺点。改造时只需对电机支座进行0.5m的加长，以便在泵与电机之间加装永磁调速器，并增加电动执行器的安装基础，铺设热控电缆、加装测点、进行DCS组态等。电动执行器提供动力使得啮合面积随着电动执行机构的指令变化而变化，电动执行机构接受控制中心PLC控制的指令，根据控制中心的指令进行动作，并将结果反馈给控制中心。控制信号源则为管网压力、流量，信号为4-20mA的电流信号，如图2所示。
图2永磁技术改造
3 改造效果
3.1永磁调速装置可使电机空载或低负载启动，减少电机受启动电流的冲击，降低了西江供水管道的冲击，提高了系统的可靠性和使用寿命。
3.2 #2、3西江取水泵进行永磁调速改造后，出力可以在40-100%进行调节，其出力范围为：
3.2.1 #2、3泵单泵运行：泵出口压力为0.45-0.55MPa，流量900t/h-1500t/h。
3.2.2 #2、3泵并联运行：泵出口压力为0.5-0.75MPa，流量1200t/h-2500t/h。（#2、3西江泵运行应同时降低/增加其出力，使其出力一致平衡）
3.2.3 #2（3）泵与#1（4）泵并联运行：泵出口压力为0.62-0.75MPa，流量1800t/h-2500t/h。
4基于永磁调速技术的水务管理控制
4.1在#1、2冷却塔吸水井与#3、4冷却塔吸水井之间安装5条固定主管道，并在#1-5固定主管道上各引出一条分管道至B厂工业水池。同时，在#1～4冷却塔吸水井位置分别安装潜水泵，利用停运#1、2机组的冷却塔和B厂事故水池作为补水缓冲池。在永磁泵出力最小但水量还是富余时，将富余的水补进#1、2冷却塔和B厂事故水池，在用水量不足时，先启用潜水泵抽取#1、2冷却塔对B厂冷却塔或工业水箱进行补水。
4.2 C厂用水量不足时，启动事故水池一台提升泵，待C厂事故水池水位降至7米（正常运行时水位保持10米），再停运提升泵，提高西江泵永磁出力，避免频繁提升永磁泵出力或启停另一西江泵，实现最大程度节水。
4.3科学合理提高BC厂循环水浓缩倍率，降低循环水补水量。通过前期机组设计资料方面的收集，结合凝汽器304不锈钢材质的小型静态浓缩倍率试验。开展了#3、4机组及#5、6机组循环水阻垢剂加药调整小型静态模拟试验。通过调整样品中阻垢剂加药浓度，对浓缩后样品进行分析，试验数据表明：#3、#4机组及#5、6机组循环水在阻垢剂加药浓度为8ppm下，浓缩至3.0倍，水样品质稳定，无结垢倾向。B厂循环水浓缩倍率控制由原来的2.0-2.5提升到2.0-3.0，C厂由2.0-2.5提高到2.5-3.0，进一步降低循环水补水量。
5.节能效果
5.1 节水效果
2018年1-11月全厂取水量合计1028.22万吨，单位发电耗水率2.78kg/kwh。其中B厂1-9月单位发电耗水率为4.31kg/kwh，通过进一步加强水务管理，10月单位发电耗水率为2.94kg/kwh，11月单位发电耗水率为2.84kg/kwh，达到控制低于3.2kg/kwh的要求。与2017年比：C厂下降0.21kg/kwh，全厂下降0.17kg/kwh。
5.2节电效果
2017年1-11月份BC厂发电量为370954.19万千瓦时，西江用电量为671.81万千瓦时（剔除1、2机），西江单位发电耗电量为0.0018；2018年1-11月份BC厂发电量为353757.97万千瓦时，西江用电量为567.15万千瓦时，单位发电耗电量为0.0016，同比2017年同期下降0.0002。
6.结语
基于永磁调速的火电厂水务系统综合节能技术研究，永磁调速技术在西江取水泵上的应用证明，永磁调速器改造具有改造周期短、改造成本低、后期运行免维护、调节简单等优点，可以使取水泵按需调速运行，有效降低耗电量和耗水量，降低发电耗水率，提高企业生存能力，保证企业可持续发展。
论文作者:廖昱亨
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/13
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