循環(huán)水泵電機雙速節(jié)能改造①

張卓 張曉軍

摘 要：為實現(xiàn)機組節(jié)能降耗的目標，將循環(huán)水泵電機由原來的單一轉(zhuǎn)速改為雙速電機驅(qū)動。分析表明，同一水溫及負荷工況下，低速運行循環(huán)水泵時，節(jié)能效果明顯。

關(guān)鍵詞：循環(huán)水泵 雙速 節(jié)能 改造

中圖分類號：TH38 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（b）-0159-01

隨著電力行業(yè)的發(fā)展，發(fā)電廠節(jié)能降耗成為重要課題。在廠用電中，電動機是消耗電能的主要設(shè)備，因此，加強電動機的節(jié)電管理顯得尤為重要。近年來，電動機調(diào)速運行技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個發(fā)電廠，其運速方式較多，主要有以下幾種：（1）雙速；（2）串極調(diào)速；（3）高壓變頻；（4）永磁調(diào)速，等等。其中，雙速改造技術(shù)以其可靠性強、改造費用低能夠節(jié)省資金以及維護運行保養(yǎng)方便等優(yōu)點被更多的發(fā)電廠所認可并采取到日常工作中。此方法僅改變定子繞組的接線方式，不添置額外的開關(guān)和改變?nèi)魏卧O(shè)備，即可達到兩種速度。因此，在四季水溫及負荷工況變化時，通過改變循環(huán)水泵電機轉(zhuǎn)速，即可大幅度降低循泵耗電量，節(jié)約能源。

1 循環(huán)水的需求量與水溫及負荷的關(guān)系

循環(huán)水的作用是冷卻，所以也叫循環(huán)冷卻水。它的作用是將排入凝汽器的熱量帶走。當帶走的熱量一定時，冷卻水的溫度越低，需要的冷卻水量越少；反之，冷卻水的溫度越高，需要的冷卻水量越多。如果冷卻水溫一定，而需它帶走的熱量在變化，那么，要它帶走的熱量越多，所需冷卻水量就越大；要它帶走的熱量越少，所需冷卻水量就越小。這就是循環(huán)水的需求量隨水溫和熱負荷的變化而變化的規(guī)律。機組效率高時，排入凝汽器的熱量小于設(shè)計值，所需循環(huán)水量就少些；反之，機組效率達不到設(shè)計值，使排入凝汽器的熱量大于設(shè)計值，需要循環(huán)水量就必須增大，不然就達不到所要求的運行真空。

2 改造前循環(huán)水泵運行情況

河源電廠目前總裝機容量為2×600 MW機組，每臺機組配置兩臺循環(huán)水泵，出口節(jié)門采用蝶閥，只有全開全關(guān)兩個位置。機組運行中，不同季節(jié)的凝汽器供水量只有依靠增減循環(huán)水泵的臺數(shù)來調(diào)節(jié)。在季溫偏低時，會出現(xiàn)單臺循泵供冷卻水不足，而兩臺循泵供冷卻水偏多的現(xiàn)象。為解決這一能耗問題，現(xiàn)將2B循環(huán)水泵進行雙速改造，通過2A、2B兩臺循泵的轉(zhuǎn)速搭配，達到優(yōu)化的目的。

3 循環(huán)水泵的節(jié)能改造

3.1 循環(huán)水泵雙速改造的原理

電機轉(zhuǎn)速公式n=n1（1-s）=（1-s）60f1/P1，其中：P1為電機極對數(shù)；s為轉(zhuǎn)差率；n1為同步轉(zhuǎn)速。改變電機的極對數(shù)P1，即可改變電機轉(zhuǎn)速。

根據(jù)泵類流體定律，改變泵的轉(zhuǎn)速，泵的效率近似不變，其性能近似關(guān)系式為： Q1/Q2 = n1/n2，H1/H2 = （n1/n2） 2，P1/P2 = （n1/n2）3。其中Q1、H1、P1、Q2、H2、P2分別表示在轉(zhuǎn)速n1和n2情況下水泵的流量、揚程和所需軸功率。根據(jù)公式，當電機的轉(zhuǎn)速下降時，流量成正比關(guān)系下降、揚程成平方關(guān)系下降、泵的軸功率成3次方關(guān)系下降，因此電機改造后有功功率消耗會大幅度下降。

3.2 循環(huán)水泵電機改造的要點

河源電廠2B循環(huán)水泵電機進行16/18極改造。

改造前型號為：YKSL3150-16/2150-16 kV 372 r/min湘潭電機廠生產(chǎn)。

改造后型號為：YKSLD3150/2180/-16/186 kV 372 r/min和333 r/min。

（1）電機改造后極數(shù)由16極改為18極，額定功率由3150 kW變?yōu)?180 kW，額定電流由386.4 A變?yōu)?86.1 A，功率因數(shù)由0.83變?yōu)?.78，額定轉(zhuǎn)速由372 r/min變?yōu)?33 r/min，定子繞組接線由4Y改為2△接法。在高低速切換的過程中，相應(yīng)的二次CT接線，以及6 kV綜合保護參數(shù)都需要重新修改。

（2）定子繞組全部更換，拆除舊線圈的同時防止損傷鐵芯，各連接部分牢固可靠，定子繞組要兼顧高低速的性能。

（3）定子鐵芯的檢查，轉(zhuǎn)子動平衡的校驗，絕緣漆、防電暈的處理。

（4）電機繞組的直阻、絕緣、直流耐壓及泄漏電流、交流耐壓、定子鐵芯損耗、空載試驗。

（5）電機的高壓引線和中性點引線盒均不變，在中性點引線盒旁單獨設(shè)立一個高低速接線端子切換箱，電機高低速運行的選擇，只需在停電時改變切換箱內(nèi)的連接片的連接方式即可。

（6）切換箱內(nèi)接線端子形式如圖1。

3.3 循環(huán)水泵電機改造的經(jīng)濟性

改造完成后，2號機組的循環(huán)水泵可能的運行方式有：單泵低速運行、單泵高速運行、1臺高速和1臺低速并聯(lián)運行、兩臺高速并聯(lián)運行四種方式。

估算電機節(jié)能效果，2B循泵電機其高速與低速運行的輸入功率之差為970 kW，若每年按低速運行4個月，則節(jié)能效果為：970 kW×120（天）×24h=279萬 kW·h假設(shè)電力上網(wǎng)費以0.4元/ kW·h計算，則節(jié)電效益為：279×0.4=111萬元，投資回報明顯可見。

4 結(jié)語

通過對循環(huán)水泵的雙速改造，滿足了機組在不同季節(jié)和不同負荷工況下對循環(huán)水量的要求，不僅增加了循環(huán)水泵系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式的靈活性，也取得了相當顯著的節(jié)能效果，降低了發(fā)電成本，提升了電廠的經(jīng)濟效率。

參考文獻

[1]李繼忠.循環(huán)水泵電機雙速改造在600MW機組中的應(yīng)用[J].安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2012，17（1）：66-70.

[2]馮炎.高效雙速循環(huán)水泵的研究與應(yīng)用[J].水利電力機械，2002，24（3）：15-16.