日照东方电机--低扬程大流量泵用永磁电动驱动系统

一、技术所属领域及适用范围

在引水调水、防洪排涝、污水处理、农田灌溉、河道治理、环境保护等水利工程及相关工程中的低扬程大流量水泵（潜水贯流泵、竖井贯流泵、斜式轴流泵、立式轴流泵）等设备。功率范围：15kw--2500kw；电压等级：380V-10000V。

二、成果来源

日照东方电机有限公司技术成果主要来源于公司技术团队多年的技术积累和自主研发。在技术团队的调研中发现，水利工程的建设和管理中，各种类型的水泵都是其主要的工程设施。这些水机设备都有一个共同的特点，即低扬程和大流量。低扬程一般指净扬程5m以下，大流量一般是指以m³/s为单位的流量。因此平原地区水利工程的水机设备多为400r/min以下的低速泵。目前绝大多数低速泵是依靠异步电机+减速机或直接采用低速异步电机来驱动的。这二种水泵驱动方式，前者系统效率低，驱动方式复杂，噪音振动大，后者电机功率因数低、体积大等问题比较突出。

随着稀土永磁材料的问世，节能、高效、环保的永磁同步电机出现，尤其是低速大扭矩永磁同步驱动系统，更为水利工程低速泵的驱动系统提供了一种新型的节能环保产品。自2019年起，日照东方电机有限公司研发的“低速泵用大功率永磁同步电机”就列入《水利先进使用技术重点推广指导目录》，并在2020年度以“竖井灌流泵用高压永磁电机（技术）”和“斜轴泵用高压永磁电机（技术）”，连续获得水利部科技推广中心《水利先进使用技术推广证书》。

三、技术现状及指标

（1）技术现状

目前市面上绝大多数低转速达成是依靠“异步电机+减速机”或直接采用低速异步电机来驱动，日照东方电机研发生产的低速大扭矩永磁电机，采用先进的永磁电机设计理念及不断迭代优化的结构方案，具有体积小、重量轻、扭矩密度大、效率高、功率因数高、过载能力强等优点，可广泛应用于各种低速大扭矩传动设备。配套使用低速大扭矩永磁电机专用控制系统，实现了电机转速的平滑控制，启动电流小、操作简单。

其控制系统的核心为IGBT半导体开关器件及其驱动模块，选用成熟的高性能器件，电流裕量大，经过反复试验和严格测试，安全可靠、故障率低。

控制柜提供直观的操作屏幕，方便实现各种功能设定和状态指示，可随时监控输出转速、电机电流等参数，而且可以随时查询故障记录和所有操作记录。操作界面直观、清晰，使用方便。

（2）具体技术指标

四、应用案例

案例01

（1）实施地点：技术应用地点在上海西大盈泵闸，在西大盈泵闸首次采用了永磁电机用于潜水贯流泵。西大盈泵闸位于上海市青浦区赵屯镇蔡家村。西大盈河北接吴淞江，南连黄浦江上游，全长约50公里，是青浦区境内一条骨干河道。新建泵闸由15m³/s双向泵站和12m节制闸组成。其主要任务是防洪排涝、引排水改善水环境，兼顾船只通航。

（2）实施内容及成效：泵站共设3台双向潜水贯流泵，单泵设计流量5m³/s，正向设计扬程1.6m，反向设计扬程1.0m。配套电机功率为250KW，电压等级0.4KV。泵组叶轮中心安装高程为-0.5m。为满足水泵运行要求，水泵两侧流道各设一道工作闸门，工作闸门均采用液压启闭方式。采用潜水永磁电机作为贯流泵的配套电机，实现了电机运行的低温升、低噪音、低振动，解决了以往异步电机功率因素过低、无功功率过大的问题，实现节能20%以上的目标。

西大盈泵闸工程自从2016年08月运行至今五年多，电机运行正常，启动可靠，满足工程设计与规范的要求。并且，该产品节能效果明显，运行噪声低，是理想的节能环保产品。

改造前后数据对比：

案例02

(1）实施地点：技术应用地点在上海淀东泵闸，引水泵站位于上海莘庄，其功能主要是引清调水，年运行时间3000h以上。泵站采用4台潜水贯流泵，斜20°安装，单台流量5m3/s，设计扬程1.50m，配套电机功率185KW，0.4kV，配套ABBACS880变频器。

（2）实施内容及成效：泵站采用4台潜水贯流泵，斜20°安装，单台流量5m3/s，设计扬程1.50m，配套电机功率185KW，0.4kV，配套ABBACS880变频器。

改造前后数据对比：

案例03

（1）实施地点：技术应用地点在上海市金泽水库取水泵站，取水泵站位于上海青浦，是黄浦江上游水源地的重要引水工程。该工程可有效加强上海市供水安全保障，标志着青浦、松江、金山、奉贤、闵行西南五区高品质供水再添“双保险”。

（2）实施内容及成效：泵站平均年运行时间约3500h以上。泵站采用6台立式轴流泵，立式安装，单台流量10m3/s，设计扬程1.50m，配套电机功率450kW，供电电压6kV，配套日本TMEIC（东芝三菱）变频器。

案例04

（1）实施地点：航塘港南延伸整治工程位于奉贤区海湾镇，工程于2018年11月获得立项批复，航塘港南延伸工程对于改善浦东、奉贤中部地区水资源调度、提高防汛除涝能力具有积极作用，工程总投资约9.7亿元。航塘港南延伸工程计划实地开河3.29公里，河口宽55米，新建一座24米节制闸加60m³/s南排泵站组成的航塘港泵闸。

（2）实施内容及成效：泵站共安装4台斜30°轴流泵机组，单机设计流量为15m³/S，设计扬程3m，叶轮直径为φ2200mm，转速为178r/min，叶片采用半调节式。主电机采用斜式安装高压永磁同步电动机，电压为10kV，额定功率900kW，30极，工作频率为45Hz，配套美国霍尼韦尔变频器，电机与水泵采用直联传动。

案例05

（1）实施地点：南新泾泵闸项目是上海市水务“十三五”规划明确的重点建设项目，也是上海市重大工程正式项目。工程位于上海市新泾港与淀浦河交汇处，南起闵虹路桥，北至现状套闸内闸首防冲槽。整个工程将对现有河道长度进行拓宽，拆除现有套闸，新建泵闸，管理用房、变配电所等附属用房。

（2）实施内容及成效：泵站共安装3台竖井贯流泵机组，单机设计流量为14m³/S，设计扬程2.3m，叶轮直径为φ2200mm，转速为正向160r/min，反向130r/min。主电机采用卧式安装高压永磁同步电动机，电压为10kV，额定功率710kW，30极，工作频率为40Hz，配套苏州汇川变频器，电机与水泵采用直联传动。

日照东方电机有限公司

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技术持有单位简介

日照东方电机有限公司位于山东省日照市高新技术产业园，是一家着重于研发各种专用低速大扭矩永磁电机及大中型永磁电机的高新技术企业。公司拥有先进的生产理念、雄厚的技术实力、齐全的工艺装备及先进的检测与试验设备。具备大中型永磁电机的研发、生产与试验能力，是国内大中型永磁电动机的主要生产厂家之一。

公司研发团队由从事电机设计工作多年的工程技术人员组成，其中包括电机设计、工艺设计、永磁设计、生产与质量管理等相关专业人员几十余名，多名核心技术人员先后设计研发参与并主持了多项省级和国家永磁电机行业重大专项，具有丰富的大中型异步电机、高压电机、防爆电机的电磁及结构设计经验，在业内具有一定的影响力。

永磁电机专用实验室配有试验台、测试专用控制系统、检测仪表及负载试验设备，拥有水循环冷却系统与风机冷却系统、起动转矩液压测试系统、可调试验负载等，可进行各类永磁电机的负载试验、过载试验、负载起动试验、温升试验等。电机测试功率范围30-3000kW、转速范围0-500r/min，直接转矩测试0～200,000N•m，具备多种品牌永磁电机控制系统，可进行无感控制、有感控制，满足各种低速大功率永磁同步电机的试验要求。

日照东方电机有限公司产品目前已在水利、水泥、煤炭、橡胶、港口等行业应用，稳定运行的有上千台套。技术先进性、产品可靠性、节能高效性、基本免维护性，用户使用后满意度以及所产生的经济效益、环境效益、社会效益以及示范意义，得到广泛认可，为公司赢得了极高的声誉，并赢得了与客户的长期合作关系。