炼钢厂除尘泵节能改造研究

何婷

摘 要：钢厂除尘泵改造研究能够起到节约用电、环保节能的作用。本文简要分析了永磁调速器的工作原理及结构特点，并从耗能计算入手，对某钢厂的除尘泵进行了改造分析。最后，通过计算验证了该永磁调速器改造方案的实用性，希望能够对钢厂除尘泵研究提供帮助。

关键词：炼钢厂;除尘泵;节能改造

中图分类号：TF758 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）02-0047-02

The Brief Analysis of Energy Saving Reform of Dust Removal Pump in Steel Plant

Abstract： The research on the renovation of the dust removal pump of the steel mill can save electricity， protecte the environment and save energy. This paper briefly analyzed the working principle and structural characteristics of the permanent magnet governor， and started from the calculation of energy consumption. Finally， the practicability of the modification scheme of the permanent magnet governor was verified by calculation， and it was hoped that it will be helpful to the research of dust removal pump in steel works.

Keywords： steel mills;dust pump;energy saving

1 除塵泵中永磁调速概述

1.1 永磁调速器结构

永磁调速器主要由永磁转子、导磁转子、气隙执行机构、转轴连接壳与紧缩盘等构成。其中，永磁转子中带有永久磁铁（强稀土磁铁）的铝板安装在负载轴上;导磁转子利用磁化盘（铜或铝）连接到电机轴;气隙执行机构是一种调整磁盘与引导磁盘之间气隙的构件;转轴连接壳与紧缩盘则分别连接至电动机与负载轴上。

1.2 永磁调速的优点

①永磁调速可以进行无级调节负载，实现过程控制，响应速度快。

②启动电流冲击较小时，PMD启动会将气隙调整到最大，实现空载启动，减少电机启动电流所需时间。

③由于PMD永磁体速度调节为非机械连接速度控制装置，因此泵和电动机没有机械硬连接，并且完全通过空气间隙传递扭矩，具有隔离振动传递和减少振动的优点。振动能力最高可达80%。

④永磁调速可靠性高、维护少，相关装置结构简单、故障率低且维护成本低。

⑤PMD永磁调速使用寿命可达30年。另外，通过调节负载速度，能够有效提高除尘泵工作效率，降低管路损耗，降低电机负载，节能效果明显。

⑥永磁调速能够适应各种恶劣工作环境，如电网电压波动大、谐波含量高、高温、高粉尘以及低温等环境。由于永磁调速采取非接触式机械耦合，所以无谐波干扰。

2 某炼钢厂除尘泵节能改造分析

2.1 某炼钢厂永磁调速改造系统耗能情况

流量Q与轴功率P、压力H的关系如式（1）所示，离心式负载特征曲线如图1所示。

[P∝Q×H]                                 （1）

当电机转速由[n1]向[n2]变化时，[H]、[P]、[Q]以及转速的关系如式（2）～式（4）所示。

[Q2=Q1×n2n1]                                 （2）

[H2=H1×n2n12]                                （3）

[P2=P1×n2n13]                               （4）

可以看出，当电动机的流量[Q]和转速[n]成明显比例时，风压与转速的平方也是成比例的。此时，所需的轴功率[P]与该转子的三次方成比例。研究发现，当需要80%额定流量时，可将电机速度调节到额定速度的80%，此时系统的压力仅为66%，同时所需功率仅为原来功率值的51.5%。

根据风机运行曲线分析，当采用永磁调速后，其节能效果如图2所示。

由图2可以发现，当所需的流量从[Q1]减少到[Q2]时，进行阀门调节，管网阻力将随着流量减小而增加。此时，管网特性曲线将会向上移动，同时系统的运行状态将从A点变为运行状态B点。通过研究发现，所需轴功率[P2]与面积[H2×Q2]是成正比的。采用永磁调速后，当风机速度从[n1]点下降到[n2]点时，管网特性不会随着速度降低而发生改变;当风机特性曲线向下移动时，系统运行状态点将会从A点迅速移动到C点，此时所需轴功率[P3]与面积[HB×Q2]成正比。

研究发现，在实际操作过程中，在满足流量时，除了考虑系统调整有效空间外，还需考虑系统的压力变化。根据相关统计发现，采用离心式风机负载时，若采用永磁调速，节能效果可达20%～50%。

2.2 永磁调速器改造方案介绍

为了更好地满足现场运行和节能需要，电机与负载之间的耦合改造为永磁调速器，并通过DCS或PLC实现自动控制;机务部分改造需要配合现场基础图;热控制部分各增加3个轴承温度元件，并添加相應的电气控制线。

电气部件的改造，除了公司提供的安装图纸和安装要求外，还安装了永磁式调速器，同时DCS或PLC系统也需要进行相应的系统编程和设置。具体地，设置监测位置和监测点，总共有3个轴承温度监测点，实现轴承温度监测、显示、告警和停机功能;各监测点要设置参数值;不同检测点还要设置详细要求。详细要求如下。①当一号轴承监测点温度超过75℃时，DCS或PLC控制蜂鸣器发出报警声音，技术人员检查并消除现场故障;当温度超过95℃时，DCS或PLC控制蜂鸣器报警，报警灯闪烁，立即停止检查。②当二号轴承温度监测点温度超过75℃时，DCS或PLC控制蜂鸣器发出报警声音，技术人员检查并消除现场故障;当温度超过95℃时，DCS或PLC控制蜂鸣器报警，报警灯闪烁，立即停止检查。③当三号轴承温度监测点温度超过75℃时，DCS或PLC控制蜂鸣器发出报警声音，技术人员检查并消除现场故障;当温度超过95℃时，DCS或PLC控制蜂鸣器报警，报警灯闪烁，立即停止检查。

改造后年节电费为：

（976 609kW·h-675 975.8kW·h）×0.55元=16.53万元（5）

3 结语

钢厂的除尘泵改造能够节约用电，起到环保节能的作用。在除尘泵的节能改造中，最有效的措施是改造永磁调速器，因此如何对钢厂永磁调速器改造变得十分重要。本文简要分析永磁调速器的工作原理和结构特点，通过计算验证了永磁调速器改造的有效性，对钢厂除尘泵的研究具有参考价值。

参考文献：

[1]王华.发电厂凝结水泵变频节能改造[J].电世界，2008（11）：17-19.

[2]张彩玲.节能增效抗腐蚀的8LN-140型凝结水泵简介[J].科技资讯，2014（7）：108.

[3]丁健，赵伟.高压变频调速系统在600MW机组凝结水泵电机上的应用[J].机电信息，2013（9）：84-85.