神福鸿电闭式水泵永磁调速装置的应用和分析

神福鸿电闭式水泵永磁调速装置的应用和分析
摘要：闭式水系统是神福鸿电两台1000MW机组重要系统之一，闭式水泵作为
闭式水系统的动力源，其调节出力的方式尤为重要。

本文通过对永磁调速与变频
调速优缺点、造价对比，以及运行中效果等方面的分析，发现永磁调速在闭式水
泵运行中具有明显优势，闭式水泵永磁调速不仅减少闭式水系统的渗漏、冲刷、
管道振动等缺陷发生，而且大幅降低电耗、节省水源，符合我国火电厂提倡节能
降耗的总体目标。

关键词：闭式水泵；永磁调速；可行性；措施
1前言
神福鸿电两台百万机组辅助设备所需冷却水源由闭式水系统提供（如图1所示），闭式
水泵一直保持工频运行方式向闭式水系统提供水源。

闭式水泵加装永磁调速装置后，改变了
闭式水泵出力不变、闭式水母管保持高压；只能依靠各设备自身冷却器手动或自动调节来达
到设备允许温度的现状。

不仅如此，闭式水泵永磁调速装置还可随时调整出力适应四季环境、白昼温差、循环水泵台数、海水潮位等因素的变化保证各冷却设备换热量稳定。

图1 神福鸿电闭式水系统图
2闭式水泵永磁调速的可行性
2.1永磁调速与变频调速的对比
水泵调速一般采用永磁和变频两种方式，变频调速是根据电机转速与工作电源输入频率
成正比的关系，通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。

永磁调速是一端永
磁体和另一端感应磁场相互作用产生转矩，通过调节永磁体和导体之间的气隙就可以控制传
递的转矩，从而实现负载速度调节[1]。

变频调速产生的正弦波实际是由方波叠加而成，高次谐波很多，电流的趋肤效应导致电
机线圈发热，影响绝缘强度，需要更换绝缘等级更高的电机，如果不更换，电机的可靠性将
大大下降，甚至造成绝缘击穿损坏。

使用变频调速存在电机噪音增增大、加大对无线电通信
的干扰、后期故障率较高和维护成本较高等系列问题。

采用永磁调速技术，不改变电机的输入电压、电流和频率，因此不要求改造原电机系统，具有节电、减振、低故障等优点，永磁调速对闭式水泵的适用性更强，节能、环境适应能力
更加。

表1 变频调速与永磁调速不同维度对比
2.2闭式水泵永磁调速经济性分析
闭式水系统配置两台闭式水泵，现将一台闭式水泵进行改造成永磁调速水泵，另一台闭
式水泵长期工频备用。

按照近五年平均运行7869小时、上网电价0.35元/kwh计算，闭式水
泵工频平均运行功率为355kw，年耗电量为2793495kwh，年耗电费约为97.77万元。

采用永
磁调速后的闭式水泵平均运行功率为269kw，年耗电量为2116761kwh，年耗电费约为74.09
万元。

一年可节约23.68万元。

改造一台闭式水泵总需花费72万元，预计三年可回收成本。

3闭式水泵永磁调速运行中的特点
3.1闭式水泵永磁调速节电性
根据闭式泵运行的实际工况，通过母管压力调节，以满足各种工况基本需求，减少能源
损耗，降低厂用电，节省大量的电能。

在夏季时，1000MW负荷A闭式水泵节电1533kwh，厂用电占比下降2.32‰；在冬季时，1000MW负荷A闭式水泵节电4144kwh，厂用电占比下降6.2‰；在夏季时，400MW负荷A
闭式水泵节电1365kwh，厂用电占比下降4.97‰；在冬季时，1000MW负荷A闭式水泵节电3957kwh，厂用电占比下降11.81‰，节电明显。

3.2闭式水泵永磁调速寿命延长
永磁调速解决了闭式泵振动及管网输出振动等造成的相关问题，大大降低了系统的故障率，根据闭式水泵永磁调速前后相关缺陷的统计，阀门设备渗漏、调门阀杆弯曲损坏、管道
振动和密封圈不严等三类缺陷下降至1/5，取得明显效果。

同时，闭式水泵电机轴承温度、
线圈温度平均下降7℃，大大延长了电机和负载的寿命。

3.3闭式水泵永磁调速减振效果明显
通过对闭式水泵振动测量，振动幅值、振动加速度等参数下降明显，电机及泵体已无噪音，减振、隔振明显。

永磁涡流柔性传动装置取代了原来的刚性联轴器，这样负载侧的振动
就不会传递到电机侧，反之依然，因此消除了刚性联轴器对振动带来的放大效应。

3.4闭式水泵永磁调速无扰性
永磁涡流柔性传动调速装置对电网没有谐波干扰，永磁调速在调节过程中，始终保持电
机在高效率区运行，且没有轴电流产生，避免电机轴承处发生电位腐蚀。

4闭式水泵永磁调速的现场问题及应对措施
4.1闭式水泵永磁调速导磁盘温度较高
在正常运行中，电机侧和负载侧导磁盘温度较高。

电机端轴承温度、负载端轴承温度设
置80℃报警值，电机端导磁盘温度和负载端导磁盘温度设置110℃报警值。

在平时的运行中，主/备冷却风机一直保持运行，轴承温度保持高位[2] 。

通过闭式水泵永磁耦合器特性发现，永磁涡流柔性传动装置取代了原来的刚性联轴器，
消除刚性联轴器的振动放大效应，同时使永磁电机侧和负载侧导磁换热量倍增。

通过闭式水
泵永磁耦合器现场检查和盘上观察分析，在正常运行中，电机侧和负载侧导磁盘温度较高，
在调门70-80%区间发热量最大，而这是节能运行时停留最长的时间区间，永磁冷却风扇功率小，风量低，风压也低，运行中效果不佳。

需要进行改造提高冷却效果，增大风机，提高风压，并且不能左右侧布置单一的风机，需要四周布置。

4.2主机润滑油冷油器出油温度达不到额定要求
主机润滑油冷油器作为闭式水系统主要用户之一，主机润滑油冷油器因冷却水管径不足，冷油器出油温度无法达到额定要求。

夏季时，环境温度较高，闭式水母管必须保持0.58Mpa
以上的压力，闭式水泵永磁耦合器调门接近满出力，且主机润滑油冷却水调门基本保持全开，无调节裕量。

通过增加主机润滑油冷却水管径或者增加主机润滑油冷油器冷却管板片数两种方式，一
方面可以增加主机润滑油的换热量，另一方面可减少闭式水泵永磁出力。

另外，受到主机润
滑油冷油器出油温度的限制，闭式水泵正常运行中的平均出力为60%，出力未继续下探。

主
机润滑油冷油器冷却效果技改后，闭式水泵正常运行中的平均出力可降至45%，闭式水泵永磁调速的调节范围进一步扩大。

同时，闭式水泵保持较低的出力，闭式水泵电机端导磁盘温度和负载端导磁盘温度高的问题也将改善；电耗、厂用电中占比将继续下降，达到深度节能降耗的目的。

4.3闭式水泵永磁调速故障的处理
闭式水泵永磁耦合器故障后，闭式水泵必须退出运行，无法及时恢复闭式水泵运行。

通过保持B闭式水泵长期备用，出口电动门保持全开，随时可启动。

另外一个月对B闭式水泵进行四次定期启动试验，长期触于热备用状态。

保证A闭式水泵永磁耦合器故障情况下，可随时投入B闭式水泵运行。

5结束语
闭式水泵永磁调速已在神福鸿电4号百万机组投运三年，闭式水系统运行可靠性、灵活性、调节性增加，闭式水系统及其设备故障率、缺陷量大幅度下降。

为运行人员、检修人员降低了工作量，并为企业提升了效益。

永磁调速在闭式水泵上的运用，为电力行业广泛采用永磁调速技术提供了理论和实践基础。

参考文献
[1] 刘促武.永磁材料基本原理与先进技术[M].华南理工大学出版社,2017.
[2] 神华福能发电有限责任公司.集控运行规程[Z].2019.。