循環(huán)水泵電機(jī)雙速改造效能分析

蔣 勇 王 軍 程秀芝

作者通聯(lián)：大唐淮北發(fā)電廠生產(chǎn)技術(shù)（設(shè)備管理）部 安徽淮北市濉溪路8號(hào) 235000

E-mail：sgbin@cdt-hb.com

大唐淮北發(fā)電廠8號(hào)機(jī)組投產(chǎn)于2005年8月，汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)，型號(hào)為N210-12.7/535/535-2型，屬超高壓中間再熱三缸二排汽冷凝式機(jī)組。機(jī)組配備兩臺(tái)1400KLA-31型循環(huán)水泵，屬立式斜流泵結(jié)構(gòu)形式。與循環(huán)水泵配套電機(jī)為YLKS800-10型，額定功率1700kW，電壓6kV，額定電流200A。

8號(hào)機(jī)組經(jīng)過(guò)一年的運(yùn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其所配備的循環(huán)水泵運(yùn)行性能不夠理想，與循環(huán)水泵配套的單速電機(jī)在運(yùn)行中轉(zhuǎn)速恒定，運(yùn)行方式單一，機(jī)組的循環(huán)水量不能根據(jù)運(yùn)行工況進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整，電能浪費(fèi)嚴(yán)重、設(shè)備效率偏低，尤其是在低負(fù)荷或較冷季節(jié)運(yùn)行時(shí)，這種狀況更加不利于提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。為響應(yīng)國(guó)家“節(jié)能減排”政策，決定對(duì)循環(huán)水泵電機(jī)進(jìn)行調(diào)速改造，使之能夠根據(jù)機(jī)組運(yùn)行工況調(diào)控轉(zhuǎn)速，有效提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益。

1.改造方案

目前，較為常用的改造方法有兩種，即：①加裝高壓變頻器對(duì)循環(huán)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)速控制。這種方法需添加變頻設(shè)備，優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速作用明顯，但費(fèi)用投入大，施工工期長(zhǎng)。②將循環(huán)水泵電機(jī)進(jìn)行變極改造（10極改為10／12極雙速），利用電機(jī)本身?xiàng)l件，將電機(jī)進(jìn)行單速改雙速，經(jīng)驗(yàn)成熟且費(fèi)用低、工期短,但帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益不如變頻裝置。

上述兩種改造方法都能對(duì)循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)控，達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)。經(jīng)充分論證和分析，針對(duì)8號(hào)機(jī)組設(shè)備運(yùn)行年限和工程造價(jià)等情況，認(rèn)為第二種方法比較符合實(shí)際，決定對(duì)8號(hào)機(jī)組循環(huán)水泵電機(jī)采取單速改雙速的改造方案。2007年1月，結(jié)合8號(hào)機(jī)組中修機(jī)會(huì)，將8號(hào)機(jī)組兩臺(tái)10極循環(huán)水泵電機(jī)改造為10/12極雙速電機(jī)。

2.方案實(shí)施

進(jìn)行電機(jī)單速改雙速改造，是利用電機(jī)原有繞組結(jié)構(gòu)，在不更換定子繞組和不降低原絕緣等級(jí)的情況下，將電機(jī)原單一極相組接線拆開引出至附加接線盒中，通過(guò)改變電機(jī)內(nèi)部繞組接線方式（在電機(jī)附加接線盒中進(jìn)行極相組連接），形成595/495r/min兩種轉(zhuǎn)速，達(dá)到改變循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速的目的。8號(hào)機(jī)組循環(huán)水泵電機(jī)改造前、后數(shù)據(jù)見表1。

3.改造后的試驗(yàn)及效能分析

（1）循環(huán)水泵電機(jī)在單速改雙速后即投入運(yùn)行，為了驗(yàn)證改造后運(yùn)行的實(shí)際效果，淮北發(fā)電廠在2008年2月下旬，委托安徽省電力科學(xué)研究院到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電機(jī)改造效果進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)方案中將循環(huán)水泵運(yùn)行方式分為甲泵低速運(yùn)行、甲泵高速運(yùn)行、甲乙泵低速并聯(lián)運(yùn)行、甲乙泵高速并聯(lián)運(yùn)行、甲泵低速乙泵高速并聯(lián)運(yùn)行、甲泵高速乙泵低速并聯(lián)運(yùn)行、乙泵低速運(yùn)行、乙泵高速運(yùn)行等8種工況進(jìn)行（見表2）。

表1 8號(hào)機(jī)組循環(huán)水泵電機(jī)改造前、后數(shù)據(jù)

從表2可以看出，循環(huán)水泵電機(jī)單速改雙速運(yùn)行，高速結(jié)合低速并聯(lián)運(yùn)行對(duì)提高機(jī)組效益明顯，電機(jī)改造效果理想。因經(jīng)改造后的電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)額定功率為1400kW，比原高速運(yùn)行時(shí)的額定功率1700kW減少300kW，耗電量明顯降低。對(duì)表2數(shù)據(jù)分析認(rèn)為，循環(huán)水泵在低速運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行效率明顯高于高速運(yùn)行，原因是由于該循環(huán)水泵在選型時(shí)對(duì)揚(yáng)程選擇過(guò)大，使循環(huán)水泵的實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離水泵設(shè)計(jì)工作點(diǎn)，降低轉(zhuǎn)速運(yùn)行相當(dāng)于降低了水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程。

表2 試驗(yàn)測(cè)量及計(jì)算數(shù)據(jù)匯總表（部分）

（2）電機(jī)改造前、后效能分析（參照省電科院試驗(yàn)測(cè)量及計(jì)算數(shù)據(jù)匯總表數(shù)據(jù)整理）。選擇8號(hào)機(jī)組兩臺(tái)循環(huán)水泵改造前具有代表性的運(yùn)行方式，即春夏秋三季兩臺(tái)泵高速并列運(yùn)行4000h，冬季一臺(tái)高速運(yùn)行2000h（按全年運(yùn)行6000h計(jì)算）。

春夏秋季兩臺(tái)水泵高速運(yùn)行：（1620+1707）×4000=13308000kW·h。

冬季1臺(tái)水泵高速運(yùn)行：1515×2000=3030000kW·h。

循環(huán)水泵改造前全年用電量合計(jì)：13308000+3030000=16338000kW·h。

在對(duì)循環(huán)水泵電機(jī)進(jìn)行改造后，通過(guò)調(diào)整循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速，可組合為5種運(yùn)行方式：即雙高速、高低速、雙低速、單高速、單低速。運(yùn)行時(shí)可根據(jù)循環(huán)水溫、機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行靈活選擇（由于甲循環(huán)水泵存在缺陷，未進(jìn)行雙低速長(zhǎng)期運(yùn)行試驗(yàn)）。

如還是按機(jī)組全年運(yùn)行6000h考慮，循環(huán)水泵運(yùn)行方式按照4種來(lái)組合進(jìn)行，夏季兩臺(tái)泵高速運(yùn)行2000h（2.8個(gè)月），春秋季一臺(tái)泵高速與一臺(tái)低速并列運(yùn)行2000h（1.4個(gè)月），冬季一臺(tái)泵高速運(yùn)行2000h，則夏季兩臺(tái)水泵高速運(yùn)行：（1620+1707）×2000=6654000kW·h。

春秋季水泵 1高速 1低速運(yùn)行：（1512+1107）×2000=5238000kW·h。

冬季1臺(tái)水泵高速運(yùn)行：1512×2000=3024000kW·h。

改造后循環(huán)水泵用電量合計(jì)：6654000+5238000+3024000=14916000kW·h。

循環(huán)水泵電機(jī)改造后節(jié)省電量：16338000-14916000=1422000kW·h。

如按每度電價(jià)0.36元計(jì)算，可節(jié)約費(fèi)用為：1422000×0.36=511920元。

（3）對(duì)投資回報(bào)等指標(biāo)的分析計(jì)算：8號(hào)機(jī)甲、乙兩臺(tái)循環(huán)水泵電機(jī)雙速改造投資共計(jì)26萬(wàn)元，按上述計(jì)算方法，當(dāng)年可收回設(shè)備改造投資。

從表2看，各種試驗(yàn)工況下的運(yùn)行效率均比改造前有了較大幅度的提高，循環(huán)水泵可根據(jù)機(jī)組負(fù)荷狀況和季節(jié)特征進(jìn)行各種運(yùn)行方式組合。如能在春秋季保持2臺(tái)水泵低速運(yùn)行、冬季保持1臺(tái)水泵低速運(yùn)行，取得的經(jīng)濟(jì)效益將更為顯著。

由于循環(huán)水泵本身的性能問題，使水泵整體效率變差，特別是甲循環(huán)水泵效率過(guò)低。試驗(yàn)結(jié)果分析認(rèn)為循環(huán)水泵有進(jìn)一步改造的必要，專家建議：如改造循環(huán)水泵，揚(yáng)程宜選擇在高速下（流量16000m3/h左右）26～28m，節(jié)電效益會(huì)更顯著。

4.改造后循環(huán)水泵運(yùn)行中的注意事項(xiàng)

（1）8號(hào)機(jī)組經(jīng)改造的兩臺(tái)循環(huán)水泵電機(jī)，乙泵較甲泵效率高。由于甲泵存在效率低的問題，故不經(jīng)常投入使用，有待于對(duì)水泵進(jìn)行處理，以提高循環(huán)水泵的整體效能。

（2）在冬季單臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)，循環(huán)水流量會(huì)比雙水泵下降很大且使循環(huán)水流速降低，為保持凝汽器效率，宜投入膠球清洗裝置運(yùn)行。

（3）因?yàn)檠h(huán)水泵在低速運(yùn)行時(shí)會(huì)使循環(huán)水揚(yáng)程偏低，可能造成發(fā)電機(jī)氫冷器中的冷卻水流量下降或斷流，這時(shí)要根據(jù)情況及時(shí)投入氫冷升壓泵運(yùn)行，保證發(fā)電機(jī)氫冷器冷卻水正常投入，不致因冷卻水流量下降或斷流對(duì)發(fā)電機(jī)造成危害。

（4）由于電機(jī)進(jìn)行雙速改造時(shí)未增加開關(guān)等設(shè)施，使電機(jī)不能夠在運(yùn)行中進(jìn)行轉(zhuǎn)速切換，故需要在改變轉(zhuǎn)速前先將電機(jī)停電，然后才可進(jìn)行電機(jī)內(nèi)部繞組接線聯(lián)片調(diào)整，進(jìn)行此項(xiàng)操作的時(shí)間顯得偏長(zhǎng)。

（5）循環(huán)水泵電機(jī)在改造后的試轉(zhuǎn)和運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)電機(jī)上部推力軸承的溫度為84℃，比改造前73℃高，高于電機(jī)制造廠規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)（報(bào)警75℃，跳閘80℃）。經(jīng)與改造廠家共同對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)原因。分析可能是由于上軸承原裝測(cè)溫元件損壞后，重新更換的元件與原測(cè)溫元件型號(hào)不符有很大關(guān)系。經(jīng)與電機(jī)制造廠專家協(xié)商研究，將循環(huán)水泵電機(jī)推力軸承溫度報(bào)警值調(diào)整到88℃、將跳閘值調(diào)整到95℃。現(xiàn)循環(huán)水泵電機(jī)推力軸承運(yùn)行在規(guī)定的范圍內(nèi)，夏季高溫季節(jié)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)這方面的監(jiān)視。