早期滑差電機(jī)損耗大、不經(jīng)濟(jì)，滑差電機(jī)的調(diào)速應(yīng)用范圍相對較小。近年來國內(nèi)廠家采用低電阻端環(huán)新技術(shù)開發(fā)成功的新型低損耗高效電磁調(diào)速電動機(jī)(即新型滑差電機(jī))，具有結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)容易，使用方便，運(yùn)行可靠，性價比好，投資回收周期短等的優(yōu)點(diǎn)。本文通過對一套應(yīng)用在浙江省蕭山市自來水公司第二水廠二級泵房的電磁調(diào)速自動恒壓變流量供水系統(tǒng)的分析，指出新型滑差電機(jī)在大中型供水系統(tǒng)中的應(yīng)用與其它類型的調(diào)速方案相比，具有一定的競爭優(yōu)勢。

　　1、現(xiàn)場概況

　　蕭山市第二水廠于一九八九年十月建成投產(chǎn)，經(jīng)過三期建設(shè)，至九五年形成了日生產(chǎn)自來水15萬立方米的設(shè)計(jì)規(guī)模。二級泵房裝有六組Y560-4、220K2/10KV的水泵配套電機(jī)，六組水泵采取并聯(lián)供水方式。原泵機(jī)群中選擇了其中一臺安裝了機(jī)械式調(diào)速裝置--液力偶合器，該裝置除了內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、現(xiàn)場安裝精度要求嚴(yán)格外，在使用過程中不僅油封性能差，污染了環(huán)境設(shè)備，而且檢修頻繁，不到七年的時間，檢修費(fèi)用超過設(shè)備新購價，手動恒壓裝置也不方便操作和掌握。后因原生產(chǎn)廠家停止該型產(chǎn)品的生產(chǎn)，零配件無法供應(yīng)，自九五年十一月份液力偶合器故障后，泵房運(yùn)轉(zhuǎn)處于無調(diào)速設(shè)備的狀況，靠頻繁開停泵及開大或關(guān)小出口閥門的方式來調(diào)整泵機(jī)出口壓力，運(yùn)行能耗較高，生產(chǎn)成本上升。在這種情況下，廠方?jīng)Q定重新選擇調(diào)速設(shè)備來替換已停用的液力偶合器。

　　2、方案比較

　　方案比較主要集中在變頻調(diào)速、可控硅串級調(diào)速、滑差電機(jī)調(diào)速三者之間。

　　由于與水泵配套的電機(jī)電壓等級為10KV、功率為220KW，屬高壓、大功率電機(jī)。若采用變頻調(diào)速裝置，盡管具有安裝簡便、改造工程量較小、調(diào)速運(yùn)行效率高等特點(diǎn)，是一種較為理想的裝置。但高壓變頻器價格昂貴，經(jīng)初步詢價，需耗資100萬元左右，且電機(jī)須作更換或作繞組改造，綜合改造費(fèi)用較高，投資回收期較長，據(jù)測算，需在七年以上。因此，從經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮，直接采用高壓變頻調(diào)速裝置在這種情況下不是十分適合。若采用低壓變頻調(diào)速裝置，則用戶需增購一套降壓變壓器(10000V/400V)，電機(jī)需換成400V級，電機(jī)用動力電纜需重新鋪設(shè)，按此方案改造，綜合改造費(fèi)用將在45萬元左右，而且需涉及大量的土建及設(shè)備安裝工作，所以，此方案也不是很理想。若采用可控硅串級調(diào)速裝置，則需重新購買繞線式電機(jī)，而且串級調(diào)速裝置及繞線式電機(jī)的價格也比較高，按此改造方案，綜合改造費(fèi)用將在50萬元左右。從經(jīng)濟(jì)效益及一旦采用該設(shè)備后的技術(shù)維護(hù)方面等因素考慮，此方案仍然不值得推薦。

　　最后，經(jīng)過對新型高效電磁調(diào)速電機(jī)的性能及技術(shù)特征進(jìn)行了解、分析，并走訪已采用了該產(chǎn)品的一些供水企業(yè)，發(fā)現(xiàn)此產(chǎn)品在高壓、大功率泵機(jī)上采用具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢：價格低、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)容易、能夠滿足供水企業(yè)泵機(jī)的調(diào)速要求及精度

　　3、新型滑差電機(jī)用于水泵調(diào)速的系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

　　應(yīng)用新型高效滑差電機(jī)(普通鼠籠式異步電動機(jī)通過聯(lián)軸器與新型高效電磁調(diào)速離合器連接即成)驅(qū)動水泵，通過壓力傳感器檢測出水管網(wǎng)的壓力，經(jīng)過智能PID調(diào)節(jié)器對實(shí)際值(PV)與設(shè)定值(SV)的分析、比較、運(yùn)算后，輸出信號給調(diào)速電機(jī)的勵磁電流控制器來控制滑差調(diào)速離合器的轉(zhuǎn)速(在同一聯(lián)軸器上的水泵軸轉(zhuǎn)速也同時得到同速調(diào)整)，以此來達(dá)到保證管網(wǎng)壓力恒定的控制要求。因此，該系統(tǒng)能根據(jù)管網(wǎng)上用戶用水量的變化，及時調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速以達(dá)到恒壓變流量供水，同時亦可以達(dá)到較大幅度的節(jié)能和節(jié)水。在24小時管網(wǎng)需求水量不均衡的系統(tǒng)中，節(jié)電率一般可達(dá)到10%～40%(與不調(diào)速情形相比較)，節(jié)水5%以上(恒壓后，可進(jìn)一步減少壓力過高時的管網(wǎng)漏損以及用戶水籠頭處水壓過高時，關(guān)閉不及時的浪費(fèi))，管網(wǎng)的惡性爆管率可進(jìn)一步降低，管網(wǎng)搶修開支減少，因此，該系統(tǒng)的應(yīng)用可取得多種綜合的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

　　4、系統(tǒng)的硬件設(shè)備及相關(guān)性能參數(shù)

　?、匐妱訖C(jī)：Y560-4，220KW/10KV，額定電流15.7aA，額定轉(zhuǎn)速1488rpm

　　②水泵：14SA-10B，額定揚(yáng)程48m，額定流量1080m3/h，額定轉(zhuǎn)速1450rpm

　?、垭姶耪{(diào)速離合器：YCTF450-4A，轉(zhuǎn)矩1408N·m，勵磁電壓

　?、軌毫鞲衅鳎篊ECY電容式壓力變送器，量程0～0.6MPa，電源DC+24V，輸出DC4～20mA

　?、軵ID調(diào)節(jié)器：SR-63，電源AC220V，輸入DC4～20mA，輸出DC0～10V

　　⑥勵磁控制器：CTK-3F，電源AC220V，輸入DC0～10V，輸出DC0～90V/0～10A

　　在運(yùn)行過程中，通過轉(zhuǎn)速監(jiān)測，測得了調(diào)速電機(jī)全速運(yùn)行時的最大輸出轉(zhuǎn)速及泵機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時，調(diào)速電機(jī)的下限輸出轉(zhuǎn)速。

　　對調(diào)速電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速的測量通過二條途徑：(1)根據(jù)與測速發(fā)電機(jī)相連的勵磁控制器上的數(shù)顯轉(zhuǎn)速表讀取;(2)采用數(shù)顯光電轉(zhuǎn)速表DT-2236直接測量。測得的數(shù)值如下：

　　拖動電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速1488rpm，滑差電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為1459rpm，即滑差電機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時的最大輸出轉(zhuǎn)速可達(dá)到輸入轉(zhuǎn)速的98%;

　　當(dāng)滑差電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速下降，從流量計(jì)上顯示泵機(jī)出水流量≤100m3/h，此時測得滑差電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為1280rpm，此轉(zhuǎn)速值約為滑差電機(jī)輸入轉(zhuǎn)速值的86%左右。這也是滑差電機(jī)拖動的水泵參與并聯(lián)運(yùn)行時，泵機(jī)運(yùn)行速度的下限值。

　　5、結(jié)論

　　(1)新型高效電磁調(diào)速電機(jī)與普通的滑差電機(jī)相比，最高輸出轉(zhuǎn)速提高近14個百分點(diǎn),即能達(dá)到原電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速的98%;效率提高至少10%,即最高效率可達(dá)到95%;因此，用于水泵調(diào)速，能滿足輸出最大流量和壓力的要求。

　　(2)滑差電機(jī)對拖動電機(jī)的電壓等級要求不高,在高電壓等級電動機(jī)拖動的泵組中，采用新型電磁調(diào)速電機(jī)較高壓變頻調(diào)速器在價格上有著極大的競爭優(yōu)勢;在低電壓等級(380V級、660V級)電機(jī)拖動的泵組中，由于市場上的通用變頻器的最高功率檔大多數(shù)以220KW為最大容量，個別品牌產(chǎn)品也有達(dá)到280KW、315KW、355KW，而新型滑差電機(jī)成型產(chǎn)品的最大功率可達(dá)1500kw,但同容量及以上的通用變頻器的產(chǎn)品在市場上很少見，且價格昂貴，在大功率范圍的可選擇性又占了絕對的優(yōu)勢。

　　(3)滑差電機(jī)用于水泵調(diào)速時雖然會產(chǎn)生一定的滑差損耗，但與水泵工況改變帶來的大量電能節(jié)省相比要小得多，換言之，從水泵運(yùn)行的系統(tǒng)角度看，節(jié)電效果顯著。而且滑差電機(jī)在中高速運(yùn)行時效率較高，如應(yīng)用在水泵調(diào)速運(yùn)行以高速為主、中速為輔的場合，則這種調(diào)速方法十分適宜。

　　(4)鑒于我國目前的電力電子方面的總體水平，新型高效電磁調(diào)速電機(jī)用于水泵的調(diào)速節(jié)電運(yùn)行是符合現(xiàn)階段我國國情的，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，值得推廣、應(yīng)用。