第1页共14页大中型泵站主电机及传动型式选择摘要：我国已建大中型泵站在2004年就达到5500余座，规模已居世界第一。但已建泵站存在主电机型式及传动方式单一的问题。近年来新型电机与新型传动方式不断涌现，并已在其他行业得到成功应用，有必要对新型电机与新型传动方式应用于泵站的可行性进行研究。通过分析国内外高速电机配套减速机构传动方式的应用实例，比较了该传动方式与直联传动方式对机组总重量的影响，探讨了交流励磁电机和内馈电机在大中型泵站的应用前景和可行性，两者分别在风力发电、普通电厂和自来水厂中获得大量应用。最后提出应在大中型泵站建设与改造中积极推广应用新型电机和新型传动方式，达到节约投资、节约能源和提高泵站技术的目的。关键词：泵站；齿轮减速；交流励磁电机；内馈电机：TM32文献标识码：A：16721683（2013）03016904第2页共14页新中国成立以来我国的水利事业得到了迅猛发展，大中型泵站如雨后春笋般不断涌现。据2004年调查统计，我国当时机电排灌保有量达7000多万kW，居世界第一。其中大、中型水泵站就有5500余座[1]。至2008年，全国排灌机械保有量增加到8668.4万kW[2]，发展速度是非常迅猛的。但国内对泵站的研究主要集中在流道的型式、水泵叶片设计及水泵选型上。而对主电机型式、传动和调速方式等研究不多。到目前为止，我国建设的低扬程大、中型泵站，大都采用低速大型同步电动机与水泵直联配套，工况的调节主要靠调节叶片的角度来完成。新型主电机型式及传动调速方式少有应用，相关研究更是少见。这与我国先进技术的快速发展，及相近行业新技术的大量应用现状及不相称。以江苏省为例，已建泵站主电机的型式存在以下问题：（1）由于受当时电能质量的限制，大型泵站全部采用转子直流励磁的立式同步电机，仅对500kW以下的电机才采用异步电机；（2）由于受我国齿轮箱制造能力的影响，绝大部分大中型泵站都采用低速电动第3页共14页机，与水泵直联配套，近年来，在单机流量10m3/s以下的贯流泵机组上逐步开始使用高速电机通过减速齿轮箱与水泵连接的方式；（3）受电机发展水平和电子技术的制约，泵站所采用的电机均是传统的同步或异步定速电机，电机转速不可调节。水泵工况的调节必须依靠调节叶片的角度来实现，而由于结构上的原因，水泵叶轮直径1.6m以下的水泵则无法实现叶片可调。事实上，近年来我国电力、电机、机械制造、电子等技术迅速发展和进步，为新型电机的使用创造了可能：（1）随着电力系统容量不断增大，电能质量有了显著改善，因此，同步电动机功率因数较高且能调相运行的优势已不十分明显，500kW以上使用异步电机、永磁同步电动机已成为可能；（2）随着我国机械制造水平的突破性提高，目前已经可以生产大功率、大传动比、高效率、小体积齿轮箱，磁力、液力耦合传动装置也有了很大的进步，这为泵站主电机采用高速电机、卧式电机创造了条件；（3）随着电机、电子技术的发展，变频装置的性价比不断提高和新型交流电机技术的日益成熟，第4页共14页电机定子侧变频调速运行（同步或异步电机）和转子侧变频调速运行成为可能。因此，有必要对这些新技术在大中型泵站中应用的可行性进行研究。1高速电机配套减速机构方式的应用现状据有关资料报道[3]，国外大型泵站的传动结构设计已广泛采用了有减速器的传动装置结构，如荷兰斜轴泵、日本涡壳式斜流泵、意大利卧式轴流泵等，都广泛采用减速传动，如图1、图2所示。其配套的高转速电机体积小、重量轻，所需厂房建筑面积也减小，造价大大降低，经济效益十分显著。表1给出了我国采用较多的直联机组和国外采用较多的齿轮减速传动机组，在工况和功率相近或相同的条件下，机组总重量的比较。可以看出，如果采用齿轮减速代替直联传动，机组的重量可以下降一倍甚至更多，经济效益可观。表1采用直联和齿轮减速两种不同传动方式时机组总重量的比较[3]我国也有采用齿轮减速传动装置的尝试[4]。国内第一台采用减第5页共14页速装置的大型泵于1969年成功地安装在江苏省东台县安丰抽水站，水泵转速105r/min，单机功率800kW。其结构为：立式轴流泵，卧式电机，齿轮箱传动。由于当时减速箱制造技术水平有限，运...