循環(huán)水泵雙速電機(jī)的節(jié)能改造

鮑金春

(內(nèi)蒙古華電輝騰錫勒風(fēng)力發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

0 引言

華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭發(fā)電分公司目前裝機(jī)容量2×600 MW機(jī)組，每臺機(jī)組配置2臺循環(huán)水泵，循環(huán)水泵出口電動門采用蝶閥控制，只能全開或全關(guān)，循環(huán)水流量通過改變運(yùn)行水泵的數(shù)量進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。由于北方地區(qū)不同季節(jié)溫差較大，經(jīng)常會出現(xiàn)運(yùn)行1臺循環(huán)水泵運(yùn)行不能滿足機(jī)組冷卻用水需要，運(yùn)行2臺循環(huán)水泵會造成循環(huán)水浪費(fèi)的情況，并導(dǎo)致廠用電率、發(fā)電煤耗升高和發(fā)電成本增加。因此，如何調(diào)節(jié)循環(huán)水泵的運(yùn)行方式及轉(zhuǎn)速成為循環(huán)水泵節(jié)能改造所面臨的課題。華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭分公司對#1，#2發(fā)電機(jī)循環(huán)水泵電機(jī)進(jìn)行了變速改造。

就目前電廠循環(huán)水實(shí)際運(yùn)行情況來看，開1臺循環(huán)水泵水量少且開2臺循環(huán)水泵水量多的情況長期存在，由于受到水泵出口電動門的限制，機(jī)組冬季全天、春季、秋季的后夜及低負(fù)荷工況時，運(yùn)行1臺循環(huán)水泵就可滿足運(yùn)行需要，單臺循環(huán)水泵運(yùn)行時間按每年平均180 d計算，2臺循環(huán)水泵運(yùn)行時間150 d。通過改造，在滿足機(jī)組運(yùn)行所需真空的條件下，既可較大幅度地降低廠用電率及電動機(jī)的功率損耗，又可達(dá)到最有利真空的控制目的，從而達(dá)到改善運(yùn)行工況和節(jié)能降耗之目的。

1 雙速電機(jī)應(yīng)用原理

由離心泵相似定律知，在不大范圍內(nèi)改變泵的轉(zhuǎn)速，泵的效率近似不變，其性能近似關(guān)系為

式中:qV1，qV2為體積流量;n1，n2為轉(zhuǎn)速;H1，H2為揚(yáng)程;P1，P2為功率。

循環(huán)水泵電機(jī)YKSL3000－16/2150－1改造成雙速16/18極電機(jī)后，當(dāng)18極運(yùn)行時，其輸入功率可減少30%。若高速16極運(yùn)行時為3 000 kW的話，則在18極運(yùn)行時只需要2 100 kW，可節(jié)約900 kW。通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的節(jié)能效果比提高風(fēng)機(jī)和水泵的節(jié)能效果要好。

2 電機(jī)改造的必要性

隨著異步電機(jī)變極調(diào)速技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，市場上已研制出了低速高效雙速電機(jī)，循環(huán)水泵配用雙速電機(jī)驅(qū)動，可增加循環(huán)水量的靈活性，滿足不同季節(jié)的供水需要，避免運(yùn)行泵工作點(diǎn)的嚴(yán)重偏移，提高泵的運(yùn)行效率，收到顯著的效果。

(1)設(shè)計方案先進(jìn)。采用計算機(jī)電磁方案程序設(shè)計，對節(jié)能雙速電機(jī)高、低2個速度的磁負(fù)荷基本一樣，在高、低2種速度下電機(jī)5個性能指標(biāo)(功率因數(shù)、效率、最大轉(zhuǎn)矩、啟動轉(zhuǎn)矩、啟動電流)均達(dá)到了相應(yīng)單速電動機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)值。其低速狀態(tài)下發(fā)熱因數(shù)比高速時低20%以上，溫升更低，運(yùn)轉(zhuǎn)更可靠。

(2)操作簡單且方便。風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)所帶負(fù)載受氣溫的影響，如冬季可用低速、夏季可用高速，1年對電機(jī)只需改變2次極，操作時，只需將電機(jī)出線盒聯(lián)接片換接即可達(dá)到電機(jī)變極之目的。

(3)改造成本低且周期短。電機(jī)節(jié)能雙速改造的成本最低，即使全部更換定子繞組，也只需原電機(jī)售價的50%左右，成本僅為變頻調(diào)速設(shè)備的10%左右，它不需要另購附加設(shè)備及控制設(shè)備。電網(wǎng)附加損耗降低，系統(tǒng)效率高，電機(jī)改造周期為20 d左右，故成本低、周期短、經(jīng)濟(jì)效益好。

(4)可靠性高。

1)雙速電機(jī)結(jié)構(gòu)與普通常規(guī)單速鼠籠型電機(jī)相同，故其結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，使用壽命長。

2)與其他變頻調(diào)速、串極調(diào)速等節(jié)能電機(jī)系統(tǒng)相比，它具有使用可靠性高的特點(diǎn)。

3)通過對電機(jī)節(jié)能改造，還可以將電機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的其他故障一次性加以改造解決。若絕緣老化，可通過更換新繞組的方法來提高電機(jī)使用壽命;還可以對電機(jī)進(jìn)行漏油改造;也可以對下機(jī)架軸瓦改軸承進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造。

3 雙速電機(jī)改造效果

華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭分公司#4循環(huán)水泵電機(jī)進(jìn)行雙速改造于2009年9月26日完成，華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭分公司的循環(huán)泵改造為高低速運(yùn)行，高速為16極(372轉(zhuǎn))與改造前參數(shù)一致，低速為18極(330轉(zhuǎn))。2009年9月28—30日進(jìn)行了試運(yùn)行，其中包括電機(jī)高、低速試運(yùn)行和循環(huán)水泵的高、低速試運(yùn)行。試運(yùn)效果良好，節(jié)能效果明顯。#4循環(huán)水泵電機(jī)試驗數(shù)據(jù)見表1。

技術(shù)改造后，循環(huán)水泵電機(jī)(單泵)在高速運(yùn)行時電流為360 A，改為低速運(yùn)行時，在保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，低速(單泵)運(yùn)行時電流為265 A，電流下降了95 A，節(jié)約功率約830 kW。

表1 #4循環(huán)水泵電機(jī)試驗數(shù)據(jù)

4 循環(huán)水泵應(yīng)用雙速電機(jī)驅(qū)動的經(jīng)濟(jì)性分析

(1)循環(huán)水泵應(yīng)用雙速電機(jī)驅(qū)動的經(jīng)濟(jì)性取決于循環(huán)水泵的運(yùn)行方式。技術(shù)改造前，具有代表性的運(yùn)行方式為冬季3個月和春季、秋季4個月采用單泵運(yùn)行，夏季的5個月采用雙泵運(yùn)行。

循環(huán)水泵雙速改造后，冬季3個月采用低速運(yùn)行，春季、秋季4個月采用高速單泵運(yùn)行，夏季5個月采用雙泵高、低速配合運(yùn)行。

(2)改造后節(jié)能分析。循環(huán)水泵電機(jī)改造后，按照正常運(yùn)行時的功率進(jìn)行計算，日節(jié)省電量24×830=19 920(kW·h)，日節(jié)省費(fèi)用(按上網(wǎng)電價0.25元/(kW·h)計 算)0.25 × 19 920=4980(元)。

按1年30%時間18極低速運(yùn)行計算:1年可節(jié)約的電量為 19 920×365×0.3=218.124(萬kW·h);1年可節(jié)約電費(fèi)19 920×365×0.3×0.25=54.531(萬元)。

5 結(jié)論

經(jīng)過對比可以得出結(jié)論:循環(huán)水泵異步電機(jī)由原16極改為18極后，循環(huán)水泵可利用轉(zhuǎn)速差不大的雙速電動機(jī)驅(qū)動，在不同季節(jié)、不同負(fù)荷、不同氣象條件下選擇不同驅(qū)動轉(zhuǎn)速，以達(dá)到調(diào)節(jié)供水量和節(jié)能降耗之目的，節(jié)能效果明顯。同時，它還具有電機(jī)啟動時間短、啟動電流小、電機(jī)振動小、噪聲小、溫升低及控制簡單的優(yōu)點(diǎn)。