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            寧波儀表電機廠專業生產"越靈"品牌減速電機
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            新型電磁調速電機在恒壓供水系統中的應用

            作者:寧波儀表電機廠 時間:2009-04-07

              早期滑差電機損耗大、不經濟,滑差電機的調速應用范圍相對較小。近年來國內廠家采用低電阻端環新技術開發成功的新型低損耗高效電磁調速電動機(即新型滑差電機),具有結構簡單,維護容易,使用方便,運行可靠,性價比好,投資回收周期短等的優點。本文通過對一套應用在浙江省蕭山市自來水公司第二水廠二級泵房的電磁調速自動恒壓變流量供水系統的分析,指出新型滑差電機在大中型供水系統中的應用與其它類型的調速方案相比,具有一定的競爭優勢。

              1、現場概況

              蕭山市第二水廠于一九八九年十月建成投產,經過三期建設,至九五年形成了日生產自來水15萬立方米的設計規模。二級泵房裝有六組Y560-4、220K2/10KV的水泵配套電機,六組水泵采取并聯供水方式。原泵機群中選擇了其中一臺安裝了機械式調速裝置--液力偶合器,該裝置除了內部結構復雜、現場安裝精度要求嚴格外,在使用過程中不僅油封性能差,污染了環境設備,而且檢修頻繁,不到七年的時間,檢修費用超過設備新購價,手動恒壓裝置也不方便操作和掌握。后因原生產廠家停止該型產品的生產,零配件無法供應,自九五年十一月份液力偶合器故障后,泵房運轉處于無調速設備的狀況,靠頻繁開停泵及開大或關小出口閥門的方式來調整泵機出口壓力,運行能耗較高,生產成本上升。在這種情況下,廠方決定重新選擇調速設備來替換已停用的液力偶合器。

              2、方案比較

              方案比較主要集中在變頻調速、可控硅串級調速、滑差電機調速三者之間。

              由于與水泵配套的電機電壓等級為10KV、功率為220KW,屬高壓、大功率電機。若采用變頻調速裝置,盡管具有安裝簡便、改造工程量較小、調速運行效率高等特點,是一種較為理想的裝置。但高壓變頻器價格昂貴,經初步詢價,需耗資100萬元左右,且電機須作更換或作繞組改造,綜合改造費用較高,投資回收期較長,據測算,需在七年以上。因此,從經濟效益的角度考慮,直接采用高壓變頻調速裝置在這種情況下不是十分適合。若采用低壓變頻調速裝置,則用戶需增購一套降壓變壓器(10000V/400V),電機需換成400V級,電機用動力電纜需重新鋪設,按此方案改造,綜合改造費用將在45萬元左右,而且需涉及大量的土建及設備安裝工作,所以,此方案也不是很理想。若采用可控硅串級調速裝置,則需重新購買繞線式電機,而且串級調速裝置及繞線式電機的價格也比較高,按此改造方案,綜合改造費用將在50萬元左右。從經濟效益及一旦采用該設備后的技術維護方面等因素考慮,此方案仍然不值得推薦。

              最后,經過對新型高效電磁調速電機的性能及技術特征進行了解、分析,并走訪已采用了該產品的一些供水企業,發現此產品在高壓、大功率泵機上采用具有相當的優勢:價格低、結構簡單、維護容易、能夠滿足供水企業泵機的調速要求及精度

              3、新型滑差電機用于水泵調速的系統構成及工作原理

              應用新型高效滑差電機(普通鼠籠式異步電動機通過聯軸器與新型高效電磁調速離合器連接即成)驅動水泵,通過壓力傳感器檢測出水管網的壓力,經過智能PID調節器對實際值(PV)與設定值(SV)的分析、比較、運算后,輸出信號給調速電機的勵磁電流控制器來控制滑差調速離合器的轉速(在同一聯軸器上的水泵軸轉速也同時得到同速調整),以此來達到保證管網壓力恒定的控制要求。因此,該系統能根據管網上用戶用水量的變化,及時調節水泵轉速以達到恒壓變流量供水,同時亦可以達到較大幅度的節能和節水。在24小時管網需求水量不均衡的系統中,節電率一般可達到10%~40%(與不調速情形相比較),節水5%以上(恒壓后,可進一步減少壓力過高時的管網漏損以及用戶水籠頭處水壓過高時,關閉不及時的浪費),管網的惡性爆管率可進一步降低,管網搶修開支減少,因此,該系統的應用可取得多種綜合的社會效益和經濟效益。

              4、系統的硬件設備及相關性能參數

             ?、匐妱訖C:Y560-4,220KW/10KV,額定電流15.7aA,額定轉速1488rpm

             ?、谒茫?4SA-10B,額定揚程48m,額定流量1080m3/h,額定轉速1450rpm

             ?、垭姶耪{速離合器:YCTF450-4A,轉矩1408N·m,勵磁電壓

             ?、軌毫鞲衅鳎篊ECY電容式壓力變送器,量程0~0.6MPa,電源DC+24V,輸出DC4~20mA

             ?、軵ID調節器:SR-63,電源AC220V,輸入DC4~20mA,輸出DC0~10V

             ?、迍畲趴刂破鳎篊TK-3F,電源AC220V,輸入DC0~10V,輸出DC0~90V/0~10A

              在運行過程中,通過轉速監測,測得了調速電機全速運行時的最大輸出轉速及泵機并聯運行時,調速電機的下限輸出轉速。

              對調速電機輸出轉速的測量通過二條途徑:(1)根據與測速發電機相連的勵磁控制器上的數顯轉速表讀取;(2)采用數顯光電轉速表DT-2236直接測量。測得的數值如下:

              拖動電機輸出轉速1488rpm,滑差電機輸出轉速為1459rpm,即滑差電機在正常運轉時的最大輸出轉速可達到輸入轉速的98%;

              當滑差電機的輸出轉速下降,從流量計上顯示泵機出水流量≤100m3/h,此時測得滑差電機的輸出轉速為1280rpm,此轉速值約為滑差電機輸入轉速值的86%左右。這也是滑差電機拖動的水泵參與并聯運行時,泵機運行速度的下限值。

              5、結論

              (1)新型高效電磁調速電機與普通的滑差電機相比,最高輸出轉速提高近14個百分點,即能達到原電動機輸出轉速的98%;效率提高至少10%,即最高效率可達到95%;因此,用于水泵調速,能滿足輸出最大流量和壓力的要求。

              (2)滑差電機對拖動電機的電壓等級要求不高,在高電壓等級電動機拖動的泵組中,采用新型電磁調速電機較高壓變頻調速器在價格上有著極大的競爭優勢;在低電壓等級(380V級、660V級)電機拖動的泵組中,由于市場上的通用變頻器的最高功率檔大多數以220KW為最大容量,個別品牌產品也有達到280KW、315KW、355KW,而新型滑差電機成型產品的最大功率可達1500kw,但同容量及以上的通用變頻器的產品在市場上很少見,且價格昂貴,在大功率范圍的可選擇性又占了絕對的優勢。

              (3)滑差電機用于水泵調速時雖然會產生一定的滑差損耗,但與水泵工況改變帶來的大量電能節省相比要小得多,換言之,從水泵運行的系統角度看,節電效果顯著。而且滑差電機在中高速運行時效率較高,如應用在水泵調速運行以高速為主、中速為輔的場合,則這種調速方法十分適宜。

              (4)鑒于我國目前的電力電子方面的總體水平,新型高效電磁調速電機用于水泵的調速節電運行是符合現階段我國國情的,具有較好的經濟效益和社會效益,值得推廣、應用。

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