永磁調(diào)速技術(shù)是電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能技術(shù)。文中主要介紹永磁調(diào)速技術(shù)的原理以及在天津石化煉油部2#常減壓裝置加熱爐余熱回收系統(tǒng)鼓、引風(fēng)機(jī)中采用永磁調(diào)速技術(shù)進(jìn)行變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)永磁調(diào)速的方式替代調(diào)節(jié)煙道擋板的方式，達(dá)到節(jié)約電能的目的。

一、引言

在煉油行業(yè)中，風(fēng)機(jī)是耗能大戶，其中在常減壓裝置中，鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)作為加熱爐余熱回收系統(tǒng)中強(qiáng)制通風(fēng)的動(dòng)力設(shè)備，長(zhǎng)期工作在額定轉(zhuǎn)速下，消耗大量的電能。采用永磁調(diào)速技術(shù)，進(jìn)行變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，具有較大的節(jié)能空間和很好的經(jīng)濟(jì)效益。

二、永磁調(diào)速技術(shù)探究

1.永磁調(diào)速的工作原理

永磁調(diào)速器的結(jié)構(gòu)組成包括：永磁體，銅導(dǎo)體等。

永磁調(diào)速的工作原理和電動(dòng)機(jī)的工作原理是相同的，導(dǎo)體盤(pán)相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子；磁體盤(pán)相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)定子。當(dāng)定子通入對(duì)稱電壓時(shí)，在空間產(chǎn)生逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電流，形成轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。兩種磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)兩者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)的磁體盤(pán)提供旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，導(dǎo)體盤(pán)在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生感應(yīng)渦電流，進(jìn)而在銅導(dǎo)體上產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，導(dǎo)體盤(pán)感應(yīng)磁場(chǎng)與磁體盤(pán)磁鐵磁場(chǎng)相互作用，而產(chǎn)生扭距。越靠近時(shí)磁力線密度越密集，產(chǎn)生效應(yīng)越強(qiáng)，扭距越大（間隙越小，扭矩越大）；相對(duì)運(yùn)動(dòng)越快，效應(yīng)越強(qiáng)，產(chǎn)生扭距越大（轉(zhuǎn)差越大，扭距越大）；相對(duì)運(yùn)動(dòng)越大，兩者感應(yīng)同極磁場(chǎng)越強(qiáng)，產(chǎn)生互相排斥的力量 （磁懸浮效應(yīng)）。

2.永磁調(diào)速的節(jié)能原理

我們將永磁調(diào)速器替代電機(jī)和風(fēng)機(jī)之間的聯(lián)軸器，安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸的輸出端和風(fēng)機(jī)的動(dòng)力輸入端之間，通過(guò)改變永磁調(diào)速器上的磁體間隙來(lái)改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)流量的連續(xù)控制。由于風(fēng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速的3次方成正比，因此，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況下，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降時(shí)，其輸出的流量成比例的減少，電動(dòng)機(jī)的功率急劇下降，減少了能源的需求，從而大量節(jié)約電能。

三、永磁調(diào)速技術(shù)應(yīng)用

1.加熱爐余熱回收系統(tǒng)存在的問(wèn)題

天津石化煉油部2#常減壓裝置的余熱回收系統(tǒng)采用鼓、引風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)，整個(gè)流程為：空氣通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)，經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器送至加熱爐，加熱爐的煙氣通過(guò)引風(fēng)機(jī)，經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器抽出送至煙囪排出。高溫?zé)煔馀c低溫空氣在空氣預(yù)熱器里進(jìn)行熱交換。鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期工作在額定轉(zhuǎn)速下，當(dāng)加熱爐系統(tǒng)操作需要調(diào)節(jié)時(shí)，就依靠調(diào)節(jié)擋板來(lái)達(dá)到目的。由于采用擋板調(diào)節(jié)，大部分的能量都是消耗在擋板上了，且擋板的開(kāi)度越小則耗能就更多。鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行效率并不高。

其主要原因之一是風(fēng)機(jī)的調(diào)速性能差，其二是運(yùn)行點(diǎn)偏離風(fēng)機(jī)的高效率點(diǎn)。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)的過(guò)程中，很難準(zhǔn)確地計(jì)算出現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)際用風(fēng)量的多少，并考慮到長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生的各種問(wèn)題，通?？偸前严到y(tǒng)的風(fēng)量和風(fēng)壓作為選擇風(fēng)機(jī)型號(hào)的設(shè)計(jì)值。而風(fēng)機(jī)的型號(hào)和系列是有限的，往往選不到合適的型號(hào)時(shí)，就往大型號(hào)上靠，所以采用風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)風(fēng)量的風(fēng)機(jī)，損失不可避免。系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，不僅造成大量的能量損失，還容易導(dǎo)致設(shè)備損壞。

2.選擇永磁調(diào)速的理由

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況，采用永磁調(diào)速技術(shù)進(jìn)行變速調(diào)節(jié)，其效率較高，因?yàn)轱L(fēng)量隨轉(zhuǎn)速的一次方下降，而其軸功率則按轉(zhuǎn)速的三次方規(guī)律下降，因此通過(guò)永磁調(diào)速方式調(diào)節(jié)替代擋板調(diào)節(jié)方式可以節(jié)省大量電能。

3.永磁調(diào)速改造方案根據(jù)實(shí)際情況，天津石化公司煉油部2#常減壓裝置對(duì)加熱爐余熱回收系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)進(jìn)行永磁調(diào)速改造。改造的工程量很小，鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)僅電機(jī)及基礎(chǔ)后移0.5米，在風(fēng)機(jī)和高壓電機(jī)間加裝永磁調(diào)速系統(tǒng)及執(zhí)行器，電動(dòng)機(jī)使用原高壓電纜，將電纜溝中有余量的高壓電纜向電動(dòng)機(jī)方向提升0.5米。中控室增加電動(dòng)執(zhí)行器DCS操作畫(huà)面。

4.改造過(guò)程中注意事項(xiàng)

改造過(guò)程中，在原來(lái)電動(dòng)機(jī)和風(fēng)機(jī)中間加裝了永磁調(diào)速系統(tǒng)，永磁調(diào)速系統(tǒng)占用長(zhǎng)度大約0.5米左右，由于風(fēng)機(jī)不能移動(dòng)，只能移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，這就要求電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)重新施工，保證電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定。由于電動(dòng)機(jī)的后移，還要考慮到電機(jī)電纜的長(zhǎng)度，確保滿足要求。

四、改造后的效果

1.節(jié)能效果分析

改造后，煙道擋板全部打開(kāi)，通過(guò)永磁調(diào)速系統(tǒng)調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)滿足爐內(nèi)氧含量及負(fù)壓的需求，節(jié)約了電能。表1為改造前與改造后鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)電流。

2.設(shè)備運(yùn)行效果分析

由于電機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行，發(fā)熱量減少，減緩了絕緣老化速度。風(fēng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速的降低，減輕了風(fēng)機(jī)葉輪的氣蝕，減輕了風(fēng)機(jī)段軸承的機(jī)械磨損。同時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)及風(fēng)機(jī)之間沒(méi)有硬性的聯(lián)軸器連接，振動(dòng)大為降低，電動(dòng)機(jī)零負(fù)載啟動(dòng)，使啟動(dòng)時(shí)的電流和振動(dòng)大大降低，減少了對(duì)設(shè)備的沖擊，從而可以提高整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備壽命和可靠性。

五、結(jié)束語(yǔ)

永磁調(diào)速技術(shù)是一種先進(jìn)的電動(dòng)機(jī)調(diào)速、節(jié)能技術(shù)，具有節(jié)能效果顯著、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)成本低、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。天津石化煉油部2#常減壓裝置余熱回收系統(tǒng)鼓、引風(fēng)機(jī)永磁調(diào)速節(jié)能改造后，運(yùn)行情況很好，一年來(lái)沒(méi)有發(fā)生任何缺陷或故障。

余熱回收系統(tǒng)鼓、引風(fēng)機(jī)永磁調(diào)速節(jié)能改造能保證加熱爐處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，又能獲得較好的節(jié)能效果，且對(duì)原系統(tǒng)改造的工作量不大，占地面積小，能夠長(zhǎng)期安全使用。該技術(shù)為電動(dòng)機(jī)的調(diào)速節(jié)能提供了一種新的選擇，值得在石化企業(yè)及其他行業(yè)推廣。