燕山石化水氣管理中心第七供水車間二循共有3臺循環(huán)水泵，為化工二廠三聚裝置提供循環(huán)水，正常運行時兩用一備。

　　1 運行中存在的問題

　　化工二廠三聚裝置用水量在2 500m3/h～3 500m3/h，單泵運行時無法保證裝置的用水，給安全生產(chǎn)造成設(shè)備隱患；雙泵運行，管網(wǎng)壓力高0.65MPa～0.70 MPa，超過工藝控制范圍0.40MPa～0.60MPa，雙泵并聯(lián)運行效率低，裝置通過調(diào)節(jié)閥門控制循環(huán)水量，能耗浪費嚴重。

　　從流體力學(xué)原理可知，使用感應(yīng)電動機驅(qū)動水泵負載，軸功率P與流量Q揚程H的關(guān)系為：P∝Q×H，即當電動機的轉(zhuǎn)速n1變化到n2時，Q、H、P與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下：輸出流量Q與轉(zhuǎn)速n成正比：輸出壓力（揚程）H與轉(zhuǎn)速n的平方成正比：輸出軸功率P與轉(zhuǎn)速n的立方成正比：例如當需要50%的額定流量時，通過調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速的50%，這時所需功率僅為原來的（50%）3，即12.5%。當轉(zhuǎn)速越低時其節(jié)能效果越明顯。

　　2 調(diào)速方案、原理

　　傳統(tǒng)的變頻技術(shù)是20世紀80年代興起的新技術(shù)，其變頻原理是根據(jù)三相異步電機的轉(zhuǎn)速，通過半導(dǎo)體電子元件構(gòu)成電力變頻器，連續(xù)調(diào)節(jié)電動機的頻率，進而相應(yīng)改變電動機的轉(zhuǎn)速，以達到節(jié)能的目的。變頻改造需更換電機和水泵，改造費用高，周期長。本次改造采用水冷型永磁調(diào)速驅(qū)動器的方式，在電機和水泵間增加永磁調(diào)速驅(qū)動器，調(diào)速系統(tǒng)主要包括永磁調(diào)速驅(qū)動器、PLC、壓力傳感器等組成的閉環(huán)控制部分以及配套的配電、管網(wǎng)等。

　　2.1 永磁調(diào)速工作原理

　　永磁調(diào)速驅(qū)動器主要有導(dǎo)體轉(zhuǎn)子、永磁轉(zhuǎn)子和控制器三部分組成。導(dǎo)體轉(zhuǎn)子固定在電機軸上，永磁轉(zhuǎn)子固定在負載（水泵）轉(zhuǎn)軸上，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子之間有間隙（稱為氣隙）。這樣電機和負載由原來的硬（機械）鏈接轉(zhuǎn)變?yōu)檐洠ù牛╂溄?，通過調(diào)節(jié)永磁體和導(dǎo)體之間的氣隙就可實現(xiàn)負載軸上的輸出轉(zhuǎn)矩變化，從而實現(xiàn)負載轉(zhuǎn)速變化。

　　永磁調(diào)速通過供水系統(tǒng)管網(wǎng)上的壓力傳感器對管網(wǎng)的水壓進行采樣，將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號，并將其送至PLC控制端，PLC將壓力信號與用戶設(shè)置的壓力值進行比較和運算，在將結(jié)果轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)信號送至永磁調(diào)速驅(qū)動器。永磁調(diào)速驅(qū)動器根據(jù)接收到的調(diào)節(jié)信號調(diào)整氣隙，從而實現(xiàn)調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速，進而達到調(diào)節(jié)供水管網(wǎng)壓力的目的。

　　2.2 永磁調(diào)速特點

　　1）調(diào)速范圍廣、精度高。永磁調(diào)速可以精確的調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，閉環(huán)控制是時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍可由1%～100%，精度可為±1%，采用PLC自動控制，大大提高了調(diào)節(jié)精度，減輕了操作人員的勞動強度；

　　2）運行可靠、維護方便費用低。永磁調(diào)速通過改變永磁體間隙的方式進行調(diào)節(jié)，平穩(wěn)運行時完全不耗電，不采用電子元件進行變頻，耐沖擊、耐振動，基本無需維護，維修費用低；

　　3）電機損耗小、效率高。采用永磁調(diào)速，電動機的損耗小、效率高，水泵轉(zhuǎn)速丟轉(zhuǎn)率小于3%；

　　4）節(jié)電效果顯著。采用永磁調(diào)速，可以按負荷的大小自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速負荷，達到經(jīng)濟運行，避免了靠調(diào)節(jié)閥門所造成的極大浪費；

　　5）改造簡單、周期短、費用低。采用永磁調(diào)速的改造方案，只需在水泵和電機間增加永磁調(diào)速驅(qū)動器，改造時只需將電機基礎(chǔ)增大，無需重新購置變頻電機和水泵，減少了大量的改造費用；

　　6）具有過載保護功能，從而提高了整個系統(tǒng)的可靠性，完全消除了系統(tǒng)因過載而導(dǎo)致的損壞；

　　7）使用壽命長，設(shè)計壽命為30年，并可延長系統(tǒng)中其他零部件的使用壽命。

　　3 永磁調(diào)速的效益

　　改造后二循將供水壓力控制在0.58MPa進行閉環(huán)控制，水泵電機電流由42A下降至31A，消耗功率由370.9kW降低至272.1kW，節(jié)省了98.8kW，按照每年運行8 000小時，預(yù)計每年可節(jié)電790 400度，可節(jié)省電費52.8萬元。

　　4 結(jié)論

　　循環(huán)水供水的工藝控制調(diào)節(jié)多采用調(diào)節(jié)閥門開度完成，很大程度上存在控制不方便、水泵電機效率低的弊端，二循通過永磁調(diào)速改造，取得了良好的節(jié)電效果，穩(wěn)定了管網(wǎng)的運行。本系統(tǒng)通過PLC實現(xiàn)恒壓控制，極大地方便了崗位人員的操作，降低了崗位人員的勞動強度。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、軟件及主要技術(shù)環(huán)節(jié)的設(shè)計，都實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動控制，提高了生產(chǎn)效率，提高了供水質(zhì)量，同時永磁調(diào)速驅(qū)動器的冷卻系統(tǒng)需要進一步的改進。