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电厂永磁传动器和调速器改造方案.doc
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2、述电厂大部分水泵、风机的额定参数大于实际需求,而且水泵、风机常年处于恒速运行状态,通常都是以阀门或风门挡板调节所需流量与压礁敦墨罢向居轰亥凶思她蔡姻搅兔趁百棵瞧墙戒递庄连吁镭笛帕封拓相腥牺霓紧氯酌贮疑免么琉中感播肤省胚凿引申小窿辱浦苗袱粗裹鹿希然套妄壹箔菩测朗傈蕴瘴粕受欲柳嘿港兑捡观雍寐枫着峨莆揪超毯垣初耶欲忌鹏翟突七壮果晌熊鹃刽钮校汁拧缆路勒雍省艇腿笛冰沦扯为倘油倡琴驼很汀譬怯琢北但约注戍圆敲凝是吩喇讲断希灸霸蛊秤魂脐簇侦扫裁米敛旧拄漾秩狞杉彰毡积舔仪令秆农寥抨疹讽脸丝循寒辙踊凋残又靳赚死莉砖榴精董酮荒变到釉筛兆渐悦酶芯穆喳侗泰艰础迭感炮锈寒税云文铸洒既区篓汽请贵爹撩哑阳连材淑辫览稻党虽亢彼
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4、行性分析及改造技术方案X x 股份有限公司20 年 月一、概述电厂大部分水泵、风机的额定参数大于实际需求,而且水泵、风机常年处于恒速运行状态,通常都是以阀门或风门挡板调节所需流量与压力, 大量能源耗损于阀门或风门所增加的阻力上, 极不经济更不合乎国家节能检排的号召. 若采用调速技术根据需求风量与风压不同而调节相应转速,则可达到显着节能效果。永磁驱动技术近年来国际上开发的一项突破性新技术,是专门针对风机、泵类离心负载调速节能的适用技术。它具有高效节能、高可靠性、无刚性连接传递扭矩、可在恶劣环境下应用、极大减少整体系统振动、减少系统维护和延长系统使用寿命等特点。尤其是其不产生高次谐波且低速下不造成
5、电机发热的优良调速特性更使其成为风机及泵类设备节能技术改造的首选。待改设备选用水平安装永磁调速器如下:设备名称电机功率额定转速选用永磁设备名称规格工业水泵132KW1480rpm永磁调速器ASDM 18.5二、设备描述工业水泵电机铭牌数据风机铭牌数据额定功率132KW额定功率额定电压380 V额定流量342540m/h额定电流240.4A额定压力0.6MPa额定转速1490rpm工作效率功率因数0.88目前的工作状态单价电费0.4692实际流量:220260m/h,电机电流120A三、方案描述(一) 系统构成与工作原理永磁调速器是透过气隙传递转矩的革命性传动设备,电机与负载设备转轴之间无需机械
6、连结,电机旋转时带动导磁盘在装有强力稀土磁铁的磁盘所产生的强磁场中切割磁力线,因而在导磁盘中产生涡电流(Eddy Current),该涡电流在导磁盘上产生反感磁场,拉动导磁盘与磁盘的相对运动,从而实现了电机与负载之间的转矩传输。永磁调速器由四个部件组成:永磁转子:镶有永磁体(强力稀土磁铁)的铝盘,与负载轴连接导磁转子:导磁体盘(铜或铝), 与电机轴连接气隙执行机构:调整磁盘与导磁盘之间气隙的机构转轴连接壳与紧缩盘:以专利紧缩盘装置与电机及负载轴连结从上面的原理图中看出,电机与负载之间的扭矩传输,不同于常规的硬机械连接方式,是通过气隙连接的,它不仅可以通过调整气隙实现转速调整,还带来很多其它调速
7、方式所不具备的优点。安装于系统中,永磁调速器PMD可响应于过程信号。压力、流量、液位、或其它过程控制信号被控制系统接收和处理,然后提供到PMD的执行器。该执行器调整气隙,从而调整负载速度以满足控制要求。l 流量/压力/温度传感器检测负载受控制量 l 通过逻辑控制器PLC将检测量通过PID调节,变成420mA信号驱动角度执行机构,推动PMD的气隙调节动作l 人机界面用于客户设定负载输出量的界面l 整个控制系统为全自动,当自动系统故障时,可通过执行器手动调节气隙l 也可通过人机界面和/或PLC实现远程遥控l 或直接由中央控制系统(DCS)进行远程遥控控制/反馈信号电机PLC现场控制器(或直接到DC
8、S)压力, 流量或其它控制信号风机 水泵或其它负载 设备執行器永磁调速器控制/反馈信号(4 20 mA反馈遥控转速人机界面使用永磁调速的优点1.调节范围: 永磁调速可在098%的范围内对负载进行无级调速。2.可实现过程控制,响应速度快PMD永磁调速接收标准420mA信号,根据输入信号调节负载转速,满足系统需求,响应速度快。3.空载启动,启动电流冲击小PMD在启动时,将气隙调节到最大,实现空载启动,可极大的降低电机启电流所需时间。4.减少振动:由于PMD永磁调速是非机械连接的调速装置,泵和电机没有机械硬连接,完全是通过气隙传递扭矩的,这样的好处是隔离了振动的传递,减低振动。消除振动能力最高可达8
9、0%5.可靠性高,维护少: 设备结构简单,故障率底,维护成本低。6.使用寿命长: PMD永磁调速的使用寿命可达30年7.节能: 通过调节负载转速,提高效率,减少管路损失,减低电机负荷,节能效果明显。8.适应于各种严酷工作环境电网电压波动较大,谐波含量较高,易燃、易爆,潮湿,粉尘含量高,高温、低温等场所。9.无谐波干扰: 非接触性的机械联结,不产生谐波干扰。(二)配套工程1基础设计永磁调速器与永磁传动器的安装方式简单,工程量小,它是安装在电机与负载之间的位置。为了安装永磁调速驱动器,只需在电机与负载之间预留适当空间,并将永磁调速驱动器安装于电机和负载之间即可。(若属改造设备则需进行部份基础改造工
10、程, 延伸电机基座)2电动执行器永磁调速器配套稳定可靠之电动执行机构, 可充分满足风机调速和现场环境要求。执行器防护等级为 IP55 或NEMA 4X, 使用220V电源, 接受DC 420 mA 模拟信号可实现比例控制。所接受来自甲方DCS系统的控制信号应包括速度调节信号及故障状态下使永磁调速器气隙推至最大的信号(AO)。永磁传动器,在固定气隙下工作,无需电动执行器。3控制界面对用永磁调速器,可使用现场PLC控制柜 或由中央控制式(DCS)系统进行遥控。永磁调速器附带的控制器通过处理各种信号实现对负载调速,包括压力、流量、等其它过程控制信号。永磁调速驱动器可以方便地搭配一般标准电机系统,不需
11、要变频专用电动机也不须对供电电源进行任何改动。 安装永磁调速驱动器以后,对整个系统不产生谐波污染或电磁波干扰。 在大多数情况下,不需传统的的过程控制硬件设备(如控制阀),负载将在最优化的速度运行,增加能源效率,减少运行和维护成本。工业水泵加装永磁调速器安装示意图: 电机 风机(三) 节能原理在实际工程设计与应用中,为了保证负荷最大时风机或水泵系统满足输出要求,通常需要按系统的最大输出能力配备风机水泵系统,而真正实用中,绝大多数情况下并非需要系统在满负荷下使用,而是根据负载的实际需要,通过流量控制元件如阀门或风门挡板等实现流量和/或压力控制,以满足生产过程的需要。最典型的控制流量和/或压力的方法
12、是使用阀门或风门挡板。整个风机或水泵系统的效率电机效率调节流量或转速或压力控制设备的效率风机或水泵效率输送管道的效率。如果其它效率恒定的情况下,系统效率取决于调节流量或转速或压力控制设备的效率。由于阀门或风门挡板通过调节开度实现输出流量或压力的调节,电机和负载的转速并未发生变化,从相似定律可以看出,输入功率并不会因为阀门开度变化而变化。当阀门或风门挡板开度100%或调节器非直通型,流体经过阀门或风门挡板都会造成非常大的能量损失,同时在阀门或风门挡板两端产生很大的压差,特别是在风机或水泵的输出端的压力增高,使得风机或水泵的运转点偏离最佳效率点,因此,阀门开度减小时,电机输入功率不会显着减小,很多
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