中核某厂冷却水泵技改方案(最新)

扬州协力传动科技有限公司技改方案第页协力传动/传动天下中核某厂冷却水泵使用永磁调速器改造技术方案扬州协力传动科技有限公司2014/07/19

目录HYPERLINK一、项目概述 3HYPERLINK二、磁力耦合器技术及优点 4HYPERLINK1. 磁力耦合器原理 4HYPERLINK2. 磁力耦合器的优点 5HYPERLINK3. 磁力耦合器的原理 6HYPERLINK4. 磁力耦合器的控制逻辑 9HYPERLINK三、节能分析 10HYPERLINK1. 225kw冷却水泵的参数 10HYPERLINK2．节能分析 10HYPERLINK四、改造方案 11HYPERLINK1. 磁力耦合器选型 11HYPERLINK2. 自冷型磁力耦合器参数表 12HYPERLINK3. 磁力耦合器XL-TZ-225-4技术参数 12HYPERLINK4. 磁力耦合器的安装方案 13HYPERLINK五、总结 15HYPERLINK六、我公司磁力耦合器的部分业绩 15项目概述水泵和风机在各个部门使用广泛，耗电量约占电力消耗的40%，且长期处于低负荷和变负荷运行状况，节能潜力巨大。水泵、风机具有巨大的节能潜力的原因是；1.由于管网的阻力很难精确计算，并且考虑设备长期运行中的各种问题，通常在设备选用时，压力和流量都增加了10%-15%的裕度，但水泵、风机的规格并不一定正好满足选型要求，在此情况下设计者当然是往大的规格靠，因为如果选大的规格，当压力、流量富余时可通过调节阀门进行控制，但流量、扬程（压力）参数不够，则影响生产工艺，后果严重。故压力和流量富余20%以上是常见的。在生产过程中，用户需要的流量和装置的阻力是经常变化的，为适用压力、流量的实际需要，须进行调节。我们知道，水泵、风机特性曲线与管网特性曲线的交点即水泵、风机的工作点，改变管网特性曲线和改变负载特性曲线均可达到这一目的，故调节的方法分为；1.改变管网特性曲线；即使用阀门或风门挡板节流，流体经过阀门或风门挡板会造成能量损失，因为在阀门或风门挡板两端产生压差，其压差乘以流量即为损失的能量（Pa×m3/s=N/m2×m3/s=Nm/s=W）因此，阀门开度小时，很多能量被浪费掉。2.改变负载特性曲线；改变负载转速是最经济的调节方法，调节转速的方法分两类，第一类是改变原动机转速，采用直流电机，变频交流电机均可达到此目的。第二类是不改变原动机转速而改变负载转速的方法，可使用磁力耦合器和液力耦合器来实现。二、磁力耦合器技术及优点磁力耦合器调速原理永磁驱动技术是以现代磁学的基本理论为基础，应用永磁材料所产生的磁力作用来实现力或者力矩无接触传递的一种新技术。实现这一技术的装置称为磁力耦合器、磁力联轴器、磁力驱动器等等。由于各种工业泵最薄弱的环节就是轴封的泄漏，因为即使是机械密封也存在3--8mL/h的泄漏，这对于一家拥有数千台化工泵的大型化工企业来讲，总的泄漏量是十分严重的，因此开发无泄漏的磁力驱动泵成为工业界的重大课题。1940年，英国人首次解决了具有危险性介质化工泵的泄漏问题，解决的方法是用磁力驱动泵。在此后的30多年里永磁传动技术由于磁性材料的原因进步十分缓慢。在上世纪70年代前，磁力驱动泵主要采用铁氧体和铝镍钴永磁材料，这些材料存在容易退磁、占用空间大、传动效率低的缺点，使其在应用上受到限制。1983年高性能钕铁硼永磁材料的问世，为磁力驱动泵的快速发展提供了关键部件的材料。人类对稀土的认识始于20世纪30年代,稀土是镧系及与镧系密切相关的钪，镱共17种元素，稀土永磁材料自20世纪60年代以来经历了三代，由于一、二代稀土永磁材料均含66%以上的钴，而钴是昂贵的战略物资，故人们一直寻找钴的替代材料，1983年，住友特殊金属公司和通用汽车公司研制成功钕铁硼永磁体，1993年，住友特殊金属公司研制成世界最高磁能积的钕铁硼永磁体，最大磁能积为54MGOe，近年来永磁驱动技术已从泵类向其他机械扩展，如调速、隔振、减震、软启动等。技术上集中于提高制造装配的精度、设备的可靠性和新材料的研究。磁力耦合器是以法拉第电磁感应原理为基础，应用高性能永磁材料产生的磁力作用来实现转矩无接触传递的一种技术。1831年，法拉第在发现电磁感应现象后不久，即发明了第一台真正意义上的电机——法拉第圆盘发电机，它由一紫铜圆盘和马蹄形磁铁组成，在铜盘的边缘和中心各连接一电刷，用导线将电刷与用电器连接，当铜盘旋转时切割磁力线，电路中产生持续的电流。磁力耦合器也是基于这一原理，它由导体（铜盘或铝盘）转子和永磁转子组成，分别与原动机和负载联接。当原动机（如电动机）拖动导体转子旋转，导体转子与磁转子产生相对运动，切割磁力线，产生电流，从而产生磁力，带动磁转子旋转，达到传递转矩的目的。调节型磁力耦合器内部有齿轮、齿条、螺旋、蜗轮、蜗杆等机构，可调节导体与磁块的距离，改变磁场强弱。导体转子与磁转子的间隙越大则磁场越弱，传递的扭矩越小，负载的转速越低，反之亦然。由于该永磁调速技术是通过磁场传递电机输出转矩，属于磁链接方式，使得电机和水泵之间存在空气间隙，没有机械联接，这样的方式可以大大降低由于轴弯曲和角度偏离、不对中、热膨胀等引起的振动，通过调节磁力耦合器的空气间隙，实现精确调速，从而避免原节流调节方式能量损耗多的问题，达到节能环保目的。磁力耦合器的优点与不足调速可根据工艺的要求，通过调节磁力耦合器的空气间隙，实现调速，达到节能环保的目的。调节时，电动机的转速不变，仍在50Hz的正弦波下运行，故不会产生高次谐波带来的一系列问题。软启动减少电机启动负载，电机启动容易，启动时间缩短。由于磁力耦合器的铜转子在电机启动瞬间，没有切割磁力线，没有感应磁场产生，因此铜转子上没有力矩，而铜转子本身的转动惯量又较小，所以电机等于近似地带磁力耦合器的铜转子空载启动。电机直接驱动负载时，从电机启动到负载启动整个过程是一次完成的。加装磁力耦合器传动后，整个启动过程变为两个阶段：第一阶段使电机先带磁力耦合器的铜转子启动。第二阶段是磁力耦合器的铜转子带动永磁转子全负荷启动。因此整个启动过程平稳，冲击小。具有软启动/软停机功能特点，可以有效地降低电机的启动电流。节能可使电机始终工作在最大效率区，不会因过载的变动而波动很大。可以根据系统工况进行水泵的转速调整，可以节省大量的电能。根据现场的工况分析，年平均节电率将在10%以上。减振a)大大降低了刚性联轴器的振动放大传递。磁力耦合器取代了原来的刚性联轴器，使电机和负载没有机械联接，这样水泵侧的振动就不会传递到电机侧，电机侧的振动也不会传到水泵侧。同时也割断了振动在传递过程中的放大效应，因此可以消除刚性联轴器的振动放大效应，降低系统的振动。b)可以大大降低轴弯曲、热膨胀等原因引起的系统振动。c)大大延长轴承和密封件的寿命，延长电机和负载，特别是大大延长轴承的寿命。无机械连接a)具有过载保护功能，提高了整个电机驱动系统的可靠性。由于电机与水泵之间没有机械链接，当水泵过载或者堵转时，调速型磁力耦合器可自动的将电机对水泵的力矩传递完全断开，此时电机空载运行，水泵停转，可以完全消除水泵系统因过载而导致的系统损害和巨大损失。b)使查找和故障隔离变得非常容易。c)安装简单，维护工作量少。不足a)永磁调速技术不能解决水泵本身不平衡原因引起的振动。b)只能一对一，不能一拖二的方式运行。磁力耦合器节能的原理从流体力学的原理得知，使用感应电机驱动的水泵，轴功率P与流量Q，风压H的关系为：当电动机的转速由n1变化到n2时,Q、H、P与转速的关系如下:(1)(2)=(3)可见流量Q和电机的转速n是成正比关系的，而风压与转速的二次方成正比，所需的轴功率P与转速的立方成正比关系。所以当需要80％的额定流量时，通过调节水泵的转速至额定转速的80％，这时所需功率将仅为原来的51.2％，而此时系统的风压仅为原来的64%。如下图所示，从水泵的运行曲线图来分析采用永磁调速后的节能效果。图3－1水泵的运行曲线当所需流量从Q1减小到Q2时，如果采用调节阀门的办法，管网阻力将会增加，管网特性曲线上移，系统的运行工况点从A点变到新的运行工况点B点运行，所需轴功率P2与面积H2×Q2成正比；如果采用调速控制方式，水泵转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但水泵的特性曲线将下移，因此其运行工况点由A点移至C点。此时所需轴功率P3与面积HB×Q2成正比。从理论上分析，所节约的轴功率Delt(P)与（H2-HB）×（C-B）的面积成正比。在实际运行中，系统能够调节的空间往往再考虑流量满足的同时还要考虑系统的风压能不能满足要求。考虑减速后效率下降和调速装置的附加损耗，通过实践的统计，水泵类通过调速控制可节能8％～25％。永磁调速器的控制逻辑磁力耦合器的执行机构及控制系统。磁力耦合器的气隙由电动执行机构控制，电动执行机构可以直接交由DCS系统控制，以实现自动调节；也可以由我公司提供控制箱，实现远程手动。节能分析225KW冷却水泵的参数电机铭牌数据负载铭牌数据额定功率225kW负载类型冷却水泵额定电压380V流量972-1476m3/h额定转速1475rpm全压0.38MPa额定电流398A运行电流335A电机型号Js126-4轴功率164-189KW2．节能分析根据现场实际情况了解水泵阀前压力约为0.38MPa，阀后压力为0.23MPa，就可以达到工况要求。现将进口阀门全开，保证原有工况，就可以计算出相应的节能空间。计算过程如下：P=180KW-200KW（P表示电机没有装磁性耦合器之前消耗的功率P=1.732*U*I*COSφ）再由公式1-（ꇌ（阀后压力/阀前压力））2带入计算可得出每小时节电约20%。没安装磁力耦合器之前每小时用电量为180KW-200kw，安装磁力耦合器之后，每小时可节电约40度左右。一年按满负荷工作量进行计算，每年每台可节约电34.5万度左右。这部分损耗的能源，可以通过我公司生产的磁力耦合器得到缓解。另每年可节约水泵的维修费用近万元。以上的节能分析仅为理论值，实际的节能情况以现场实际数据为准。改造方案1.磁力耦合器选型根据冷却水泵的相关参数，磁力耦合器应选用：XL-TZ225-4（自冷型）安装参考图片见下：2.自冷型磁力耦合器参数表3.磁力耦合器XL-TZ225-4技术参数产品名称及型号磁力耦合器XL-TZ225-4轴承体部件HT200永磁转子部件钕铁硼、铝、钢导体转子部件钢、 铜测控原件转速探头、转速表、智能一体化调节器、电动执行器输入转速1475rpm最高输出转速1430rpm传递功率225KW调速范围400rpm-1430rpm4.磁力耦合器的安装方案磁力耦合器现场施工需要将电机向后移动600mm，不改变水泵、管道的位置，方便可行，不影响整体系统的运行。施工期为5-7天，且由我公司全面负责。施工过程中，严格按照甲方安全规范作业，避免发生任何安全事故。总结节约电能。水泵的前后阀门全开，不作调节流量用，使阀门使用频率降低，增强了阀门使用寿命。因水泵电机分离运动，使附近系统振动大大降低。水泵的维护费用大大低于原状况。延长了轴承的寿命。启动时接近软起动。延长了电机、水泵轴的使用寿命。就地、就近操作，无需登高调节，方便，降低劳动强度。如贵公司将控制箱放在中控室，或将磁力耦合器控制接入DCS系统，则可实现远程控制，使操作方便，同时也节约了人员。六、我公司磁力耦合器部分业绩序号用户名称备注1山东临沂恒昌焦化股份有限公司XL-TA-355-41台脱硫贫液泵2苏州日益升建材有限公司XL-TS-630-61台风机3宁夏太阳镁业有限公司XL-TZ-315-41台风机4中化镇江焦化有限公司XL-TZ-160-41台脱硫泵5金坛加怡热电有限公司XL-TZ-250-43台送风机6山东潍焦集团焦化厂XL-TZ-185-41台脱硫泵7宿迁翔盛粘胶纤维股份有限公司XL-TZ-185-41台风机8冀中能源峰煤焦化厂XL-TZ-355-4XL-TZ-220-42台XL-TZ-200-4XL-TZ-160-4XL-TZ-280-42台循环氨水泵9淄博鑫港燃气有限公司XL-TZ-200-41台循环氨水泵10徐州永鹏化工有限公司XL-TZ-55-41台风机11晋豫焦化XL-TZ-280-43台脱硫泵12金牛天铁煤焦化有限公司XL-TZ-355-61台XL-TZ-200-41台XL-TZ-450-41台XL-TZ-185-21台水泵13天津天铁炼焦化工有限公司XL-TZ-280-4XL-TZ-132-4循环氨水泵14唐山汇丰炼焦制气有限公司XL-TZ-355-41台脱硫泵15徐州伟天化工有限公司XL-TZ-280-42台XL-TZ-315-42台水泵16上海金山南方水泥有限公司XL-DZ-22kw-4提升机27山东广富集团有限公司XL-TZ-450-4