摘要：分析了污水系統(tǒng)存在問題，并提出了改進方案。闡述了永磁調(diào)速技術原理、技術優(yōu)勢及應用效果。結果表明，永磁調(diào)速技術可實現(xiàn)了電機與負載之間的轉(zhuǎn)矩傳輸，改變電機輸出功率大小，在污水泵上安裝，調(diào)節(jié)永磁調(diào)速驅(qū)動器氣隙實現(xiàn)對污水泵流量、壓力的連續(xù)控制，降低污水泵的泵水單耗。
　　關鍵詞：永磁調(diào)速，節(jié)能降耗
　　某污水站設計規(guī)模2.0×104m3/d，站內(nèi)安裝ZXA200-4500B外輸泵3臺，電機功率132kW，單臺排量9600m3/d，該站處理某區(qū)西部聚驅(qū)采出水和部分某聯(lián)合站水驅(qū)水，處理水量8000m3/d，濾后水除外輸至某注水站回注外，部分濾后水靠重力輸送至某轉(zhuǎn)油放水站加熱回摻井口。該站外輸泵每天外輸水量7600m3/d，啟運1臺外輸泵，單泵的負荷為79.17%，外輸水泵單耗0.21kWh/m3。
　　1存在問題及改造方案
　　由于某污水站的負荷較低，僅為40%，同時，3臺外輸水泵匹配單一，該站外輸水泵單耗高，外輸水泵單耗0.21kWh/m3。針對某污水站外輸水泵負荷低，能耗高的問題，規(guī)劃在2#外輸水泵安裝永磁調(diào)速驅(qū)動器1套，降低該站外輸水能耗，同時對輸水系統(tǒng)根據(jù)凈化水罐液位進行閉環(huán)控制，降低崗位工人勞動強度。改造投資39萬元。
　　2永磁調(diào)速技術
　　2.1技術原理
　　永磁調(diào)速技術是永磁調(diào)速驅(qū)動器透過氣縫傳遞轉(zhuǎn)矩，電機與負載設備轉(zhuǎn)軸之間無需機械連接，電機旋轉(zhuǎn)時帶動導磁盤在裝有強力稀土磁鐵的磁盤所產(chǎn)生的強磁場中切割磁力線，因而在導磁盤中產(chǎn)生渦電流，該渦電流在導磁盤上產(chǎn)生反感磁場，拉動導磁盤與磁盤的相對運動，從而實現(xiàn)電機與負載之間的轉(zhuǎn)矩傳輸。見圖1。在工業(yè)水泵上安裝，通過調(diào)節(jié)永磁調(diào)速驅(qū)動器氣隙實現(xiàn)工業(yè)水泵流量和/或壓力的連續(xù)控制[1]。當永磁調(diào)速驅(qū)動器接到一個壓力、流量、液面高度等信號后，就傳輸?shù)接来耪{(diào)速驅(qū)動器的控制器上，控制器對信號進行識別和轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生一個機械操作指令，來調(diào)節(jié)導磁體和永磁體之間的間隙大小，從而根據(jù)適時的負載輸入扭矩的要求，調(diào)節(jié)永磁調(diào)速驅(qū)動器輸入端的扭矩大小，來最終改變電機輸出功率大小，實現(xiàn)對工業(yè)水泵輸出流量和/或壓力的連續(xù)控制，實現(xiàn)電機節(jié)能和提高電機工作效率。
　　
　　
　　
　　
　　
　　圖1永磁調(diào)速技術原理圖
　　2.2技術優(yōu)勢
　　2.2.1調(diào)速范圍較寬，自身效率高，節(jié)能效果明顯
　　根據(jù)實際應用，在全速運轉(zhuǎn)時，永磁調(diào)速器的工作效率能達到97%以上，而通過永磁調(diào)速器調(diào)速后的能耗則降低到原來能耗的75%～33%。安裝永磁調(diào)速器之后，在對系統(tǒng)的總體評估中，總回報提高、節(jié)能效果及運行負擔的減少都很明顯。
　　2.2.2減低振動和容許偏心
　　80%以上的轉(zhuǎn)動設備都是由于振動而出現(xiàn)故障的，大多數(shù)的振動都是因為軸心偏移，另外是由于設備的不平衡和共振。振動會破壞密封圈的彈力，升高軸承和設備的溫度。永磁耦合技術提供了一種最好的解決振動方法。永磁耦合技術減振的關鍵在于通過空氣間隙傳遞扭矩，而沒有直接的物理連接。空氣間隙最小為1/8英寸(3.175mm)。偏心是安裝和維修成本的主要原因。一般可允許的偏離為0.05mm甚至更小，需要激光對心。永磁耦合技術允許0.75mm的偏離而且沒有振動，直接就可以進行對心安裝。
　　2.2.3沖擊型負載和堵轉(zhuǎn)自動保護
　　由于電機和負載的軸端沒有直接的物理連接，振動不會傳遞，對于沖擊型負載及有堵轉(zhuǎn)可能的過程中具有通過滑差實現(xiàn)緩沖與自動保護功能,故障大大減少。因此可以很簡單的解決驅(qū)動系統(tǒng)的問題。
　　2.2.4功率質(zhì)量
　　永磁耦合技術不會受功率質(zhì)量的影響，在功率質(zhì)量很差或者在低壓期間都可以工作。只要有有效的能量使電機轉(zhuǎn)動，永磁耦合技術就可以工作。同時，永磁耦合技術也不會影響設備的功率質(zhì)量。不會產(chǎn)生諧波，瞬時高壓或者其他與功率質(zhì)量有關的問題。
　　3現(xiàn)場應用
　　某污水站2#外輸水泵，額定排量400m3/h，揚程60m，電機額定轉(zhuǎn)數(shù)1475r/min。改造泵于2010年5月18日上午9時開始運轉(zhuǎn)，調(diào)試過程中，執(zhí)行器開度由20％逐步上升到90％，水量由180m3/h上升到400m3/h，電流由78A上升到192A，電機轉(zhuǎn)數(shù)由482r/min上升到1377r/min。具體數(shù)據(jù)見表1。
　　表1某污水站2#外輸泵永磁調(diào)速器運行數(shù)據(jù)表
　　時間 執(zhí)行器開度
　　（％） 水泵轉(zhuǎn)數(shù)
　　（r/min） 泵出口壓力
　　（MPa） 泵出口閥門
　　開度（％） 泵出口水量
　　（m3/h） 電機電流
　　（A） 調(diào)速器溫度
　　（℃）
　　9:00 20 482 0.1 100 180 78 32
　　9:05 30 546 0.1 100 202 76 37
　　9:10 40 641 0.1 100 235 81 38
　　9:15 50 751 0.1 100 264 92 48
　　9:20 60 937 0.1 100 309 108 54
　　9:25 70 1210 0.16 100 364 155 48
　　9:30 90 1377 0.19 100 400 192 39
　　4實施效果
　　2#泵試運前，該站運行同型號的3#外輸水泵，排量255m3/h，泵出口壓力0.67MPa，電流165A，實施后，某站2#外輸水泵的泵壓由改造前的0.6MPa下降至0.08MPa，改造泵運行平穩(wěn)，泵壓差明顯降低，輸水單耗由0.21kWh/m3下降至0.09kWh/m3，節(jié)電率58.3％，年節(jié)電33.55×104kWh，節(jié)省電費18.35萬元，投資回收期2.13年。見表2。
　　表2某污水站2#污水泵永磁調(diào)速器數(shù)據(jù)對比表
　　 電流(A) 污水量(m3) 污水泵耗(kWh) 泵水單耗(kWh/m3)
　　安裝前 180 7659 1600 0.21
　　安裝后 80 7531 668 0.09
　　差值 -100 -128 -932 -0.12
　　5結論及認識
　　根據(jù)該項目的實施情況，永磁調(diào)速技術有很好的節(jié)電效果。該項技術可以使污水站根據(jù)水量的變化實行調(diào)節(jié)，該項技術具有以下技術優(yōu)勢。
　　（1）電機和負載的軸端沒有直接的物理連接，振動不會傳遞，對于沖擊型負載及有堵轉(zhuǎn)可能的過程中具有通過滑差實現(xiàn)緩沖與自動保護功能,故障大大減少。
　　（2）電機完全在空載下啟動,大幅降低啟動電流。
　　（3）無諧波污染，不傷害電機，不影響電網(wǎng)功因。
　　（4）容忍對心誤差,一般可允許的偏離為0.05mm甚至更小，需要激光對心。永磁耦合技術允許0.75mm的偏離而且沒有振動，直接就可以進行對心安裝。
　　（5）該項技術在現(xiàn)場應用需要一定的技術條件。改造泵需有連軸器，同時電機末端要有1.5m的安裝空間。
　　參考文獻：
　　[1]羅英俊，萬仁溥.采油技術手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社,2005.