Электроэнергия является основной статьёй расходов при эксплуатации систем десульфуризации угольных ТЭС, её доля превышает 80% всех эксплуатационных затрат очистки дымовых газов. Электропотребление системы десульфуризации составляет более 1% от общей выработки электроэнергии электростанции, что эквивалентно расходу условного угля 3–6 г на кВт·ч. Поэтому исследования по оптимизации работы систем десульфуризации имеют большой практический потенциал для повышения экономичности ТЭС и сокращения эксплуатационных издержек очистки. Циркуляционные насосы суспензии – ключевое оборудование мокрой известково-гипсовой десульфуризации, их энергопотребление составляет 65–76% от суммарного расхода электроэнергии системы очистки. Высокая доля энергозатрат обуславливает высокую значимость работ по энергосбережению данных насосов.

В связи с важностью циркуляционных насосов суспензии в последние годы для их модернизации применяются разные инновационные технологии, каждый вариант имеет свои преимущества и недостатки. Далее представлено сравнение трёх типов компоновки привода насосов суспензии.

Вариант 1: Стандартный асинхронный электродвигатель + редуктор + насос суспензии

Наиболее распространённое и массово применяемое решение. В конструкции используется стандартный высоковольтный четырёхполюсный асинхронный двигатель, который через редуктор понижает частоту вращения до 400–600 об/мин и приводит в движение износостойкий коррозионностойкий насос большой производительности при малом напоре.

Достоинства: Простая надёжная конструкция, высокий КПД трансмиссии, все комплектующие – серийно освоенные изделия, удобство эксплуатации и техобслуживания.

Недостатки:

1. Прямой пуск двигателя создаёт сильные ударные нагрузки на систему, что вызывает поломку зубьев редуктора, интенсивный износ подшипников и повреждение муфт, увеличивая объём ремонтных работ.

2. Обороты оборудования постоянны, при изменении рабочих параметров регулировка производительности реализуется только путём включения/отключения дополнительных насосов, отсутствует плавная подстройка под фактическую нагрузку. Это приводит к нерациональному перерасходу электроэнергии и дестабилизации параметров суспензии в абсорбере.

**Вариант 2: Низкооборотный электродвигатель на постоянных магнитах + насос суспензии**

Решение встречается редко, формируется путём модернизации оборудования по варианту №1 при высоких затратах на техобслуживание. Вместо стандартного привода устанавливается низкооборотный синхронный магнитный двигатель без промежуточного редуктора, который напрямую вращает существующий износостойкий насос суспензии.

Достоинства:

1. Упрощение трансмиссионной цепи за счёт исключения редуктора, снижение потерь мощности в передачах и рост общего КПД установки.

2. Высокий пусковой момент и нагрузочная способность, отсутствие необходимости замены трансмиссионного масла и ремонта редуктора, сокращение количества обслуживаемых узлов.

Недостатки:

1. Габариты и масса магнитного двигателя выше аналога на асинхронном приводе, требуется увеличение площадей для монтажа и типоразмера сопутствующего оборудования.

2. Прямой пуск магнитного двигателя также даёт ударные нагрузки, ускоряющие износ оборудования. Для смягчения пусковых процессов требуется дополнительная установка преобразователя частоты, что увеличивает капитальные затраты. Высоковольтный частотник состоит из электронных компонентов, генерирует высшие гармоники, его элементы быстро стареют, с ростом срока эксплуатации растёт частота отказов, снижается надёжность, увеличиваются эксплуатационные расходы. Также требуется отдельное помещение под щитовую с системой кондиционирования.

3. Технология маломощных низкооборотных магнитных двигателей хорошо отработана, но при большой мощности сложно длительное время формировать стабильную масляную плёнку на подшипниках при малых оборотах, ресурс подшипников является ограничивающим фактором применения. Кроме того, ограничения по материалам и теплоотводу требуют дополнительных проверок надёжности мощных низкооборотных магнитных машин.

4. Как и в варианте №1 привод работает на постоянных оборотах, регулировка расхода возможна лишь путём запуска/остановки насосов, перерасход электроэнергии и нестабильность работы абсорбера сохраняются.

Вариант 3: Стандартный асинхронный двигатель + маслоохлаждаемый магнитный регулятор скорости + редуктор + насос суспензии

Данный вариант создаётся путём монтажа маслоохлаждаемого магнитного регулятора скорости между асинхронным двигателем и редуктором на базе исходного оборудования из варианта №1, все существующие двигатели, редукторы и насосы сохраняются без замены.

### Преимущества

(1) Высокомощный маслоохлаждаемый магнитный регулятор скорости – прорывная новая технология, разработанная за последние годы, передает крутящий момент бесконтактно за счет магнитных сил, отличается прогрессивностью и надежностью технологии, существует множество реализованных проектов для использования опыта.

(2) Обеспечивает оперативную точную регулировку частоты вращения нагрузки, соблюдает технологические нормативы и позволяет экономить электроэнергию путем снижения оборотов с существенным эффектом экономии. По результатам реализованных проектов экономия энергии составляет 25–40%. На примере электродвигателя мощностью 800 кВт годовая экономия электроэнергии превышает 1,2 млн кВт·ч.

(3) Жесткое соединение оборудования заменено бесконтактным мягким соединением, устраняются сложности центрирования при монтаже, снижается вибрация агрегатов. Амортизирующий запуск уменьшает нагрузочные удары, повышает надежность электродвигателя и нагрузки, сокращает объем технического обслуживания.

(4) Магнитная передача является чисто механическим способом регулировки скорости с высокой надежностью, эффективно эксплуатируется в сложных условиях с повышенной влажностью и запыленностью, срок службы оборудования превышает 25 лет, текущая эксплуатация не требует обслуживания.

(5) Магнитный регулятор скорости не потребляет электроэнергию сам по себе, не генерирует высшие гармоники и не вызывает перегрев электродвигателя при работе на малых оборотах.

### Недостатки

После монтажа магнитного регулятора скорости требуется дополнительное место для его размещения, общая длина осевой линии системы увеличивается примерно на 1,3 м. При модернизации необходимо сдвинуть электродвигатель назад с учетом монтажного пространства, для вновь строящихся объектов данный недостаток отсутствует.

Сравнение трех вариантов компоновки показывает: несмотря на усложнение системы за счет дополнительного магнитного передающего оборудования в третьем варианте по сравнению с первым и вторым вариантами, магнитные регуляторы скорости являются полностью отработанными изделиями без необходимости регулярного обслуживания при эксплуатации. Они снижают вибрацию и ударные нагрузки, обеспечивают экономию энергии благодаря точной оперативной регулировке оборотов, что дает существенный экономический эффект.

Существует несколько технических подходов к изготовлению магнитных регуляторов скорости. По многолетнему опыту эксплуатации на рынке дисковые симметричные маслоохлаждаемые магнитные регуляторы скорости имеют наибольшее количество реализаций, рассчитаны на максимальную мощность до 5000 кВт и отличаются высочайшей стабильностью работы по ключевым параметрам поддержки мощных нагрузок и эксплуатационной надежности. По показателям безопасности и надежности их рекомендуется выбирать в приоритетном порядке при модернизации шламовых циркуляционных насосов для экономии электроэнергии на угольных ТЭС.