浆液循环泵变频永磁改造的应用 邱寅晨

1、浆液循环泵变频永磁改造的应用邱寅晨摘要：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

2、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

3、，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2200mm，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0.60.8bar，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23002500m，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Z，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

4、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1015%，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

5、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。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

6、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25120%时， 效率可达94%以上），许多大马拉小车的应用场所都

7、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

8、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

9、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562kwh。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kWh，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17680.7122100.89t/年（按22.5t/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