循環(huán)水泵雙速改造的節(jié)能效果分析

麻建中，顧揚(yáng)彪，孫永平

（1.浙江浙能蘭溪發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江蘭溪321100；2.浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014）

循環(huán)水泵雙速改造的節(jié)能效果分析

麻建中1，顧揚(yáng)彪1，孫永平2

（1.浙江浙能蘭溪發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江蘭溪321100；2.浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014）

對(duì)某600 MW超臨界機(jī)組實(shí)施循泵雙速改造的的效果進(jìn)行了理論分析與試驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)由于閉式循環(huán)水系統(tǒng)的冷卻塔靜揚(yáng)程保持不變，所以循泵從高速切換至低速運(yùn)行后，其出水流量、揚(yáng)程和功率的變化規(guī)律并不完全符合泵轉(zhuǎn)速變化的相似定律。在考慮循泵出水流量減小對(duì)凝汽器真空的負(fù)面影響因素后，提出了機(jī)組在冬季運(yùn)行工況的循泵優(yōu)化調(diào)整方法。

閉式循環(huán)水系統(tǒng)；循泵；雙速改造；分析

某發(fā)電廠安裝了4臺(tái)超臨界600 MW火電機(jī)組，循環(huán)水系統(tǒng)采用配置冷卻塔的閉式循環(huán)，每臺(tái)機(jī)組配備2臺(tái)立式循環(huán)水泵（簡稱循泵），2臺(tái)機(jī)組的4臺(tái)循泵之間有聯(lián)絡(luò)閥，組成母管制循環(huán)水系統(tǒng)。設(shè)計(jì)有3種循泵切換運(yùn)行方式：“一機(jī)一泵”、“兩機(jī)三泵”和“一機(jī)兩泵”。

循泵為汽機(jī)側(cè)耗電量最大的輔機(jī)設(shè)備，每臺(tái)循泵的電動(dòng)機(jī)額定功率為3 800 kW。據(jù)統(tǒng)計(jì)，循泵全年用電量約占總廠用電量的1/5。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)組節(jié)能降耗的目的，對(duì)2號(hào)機(jī)組進(jìn)行2臺(tái)循泵電動(dòng)機(jī)的雙速改造。完成改造后，循泵可實(shí)現(xiàn)多種切換運(yùn)行方式。尤其在冬季循環(huán)水溫度較低時(shí)，循泵采用低速運(yùn)行狀態(tài)可明顯降低耗功量，節(jié)約廠用電。

1 改造效果的理論分析

在600 MW超臨界機(jī)組上進(jìn)行循泵雙速改造的主要工作是：將電動(dòng)機(jī)定子繞組全部更換，各線圈重新組合后，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)從原單一的16極增加至18極。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源頻率f、轉(zhuǎn)差率s、電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)P等參數(shù)之間的關(guān)系式為：

由式（1）可知，改造后的循泵具備370 r/min高速和330 r/min低速兩檔運(yùn)行轉(zhuǎn)速。

式中：n為轉(zhuǎn)速；Q為流量；H為揚(yáng)程；P為循泵功率；下標(biāo)“1”和“2”分別代表改造前、后的狀態(tài)（循泵轉(zhuǎn)速從370 r/min降到330 r/min）。

由這組計(jì)算公式算得：循泵出水流量下降約11%，揚(yáng)程下降約21%，循泵軸功率將下降約30%，對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)功率下降1 140 kW左右。

應(yīng)用相似定律進(jìn)行循泵雙速改造前后運(yùn)行參數(shù)推算必須注意的一個(gè)前提條件是：循泵從高速切換至低速運(yùn)行后，循泵揚(yáng)程應(yīng)出現(xiàn)與轉(zhuǎn)速（或者是流量）下降比例呈平方變化關(guān)系的降幅。采用閉式循環(huán)的冷卻水系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)組配置1只自然通風(fēng)冷卻塔，查閱冷卻塔設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可知，配水槽與取水水面的高度差約為15.1 m。因此，循環(huán)水管路阻力特性計(jì)算公式為：

式中：H為揚(yáng)程；Q為流量。

由于凝汽器出口的循環(huán)水回水必須送回到冷卻塔配水槽，其靜揚(yáng)程保持15.1 m不變，所以循泵從高速切換至低速運(yùn)行后，只是動(dòng)揚(yáng)程會(huì)隨著循環(huán)水流量的下降而下降，循泵總揚(yáng)程的變化幅度是不大的。由此可知，受閉式水系統(tǒng)冷卻塔配水槽標(biāo)高不變的影響，循泵雙速改造后的揚(yáng)程無法實(shí)現(xiàn)大幅度的變化，所以無法直接應(yīng)用相似定律來推算循泵雙速改造的參數(shù)變化幅度。

2 運(yùn)行工作點(diǎn)的推算

參照循泵制造廠給出的循泵雙速改造后工作點(diǎn)參數(shù)，循泵高速運(yùn)行設(shè)計(jì)參數(shù)為：揚(yáng)程21.1 m，流量13.22 m3/s，軸功率3 182 kW；循泵低速運(yùn)行設(shè)計(jì)參數(shù)為：揚(yáng)程19.8 m，流量10.84 m3/s，軸功率2 436 kW。

對(duì)這兩組設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后可知：循泵切換至低速運(yùn)行狀態(tài)后，揚(yáng)程下降約6%，出水流量下降約18%，電動(dòng)機(jī)功率下降約745 kW。這一計(jì)算結(jié)果與通過泵相似定律的推算數(shù)據(jù)相比，循泵揚(yáng)程變化不大，而出水流量卻更少。由于揚(yáng)程、流量變化的綜合影響，循泵電動(dòng)機(jī)耗功有所下降，但降幅不明顯。由此表明循泵切換至低速運(yùn)行后，受閉式水系統(tǒng)揚(yáng)程需求變化很小這一限制因素，循泵的節(jié)能運(yùn)行效果將受到一定的影響。

3 改造后的性能測(cè)試

3.1 穩(wěn)定性測(cè)試

以往，在我們的國際傳播研究中涉及美國的研究內(nèi)容最為豐富?！耙悦绹鞣剑晕鞣酱澜纭钡乃季S定勢(shì)明顯，學(xué)者們通常會(huì)選取美國的主流媒體做內(nèi)容分析，以此觀察國際輿論的動(dòng)向。研究美國新聞傳播的最新進(jìn)展情況，預(yù)示傳播的未來發(fā)展方向。在這種研究狀態(tài)下，世界新聞傳播的豐富性被掩蓋。

循泵雙速改造后，同樣需實(shí)現(xiàn)各臺(tái)循泵之間不同運(yùn)行組合方式。由于循泵高、低速的運(yùn)行特性有所不同，當(dāng)循泵不同組合狀態(tài)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，就有可能出現(xiàn)系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況。

因此，在完成循泵雙速改造后，立即進(jìn)行了循泵高、低速多種組合的穩(wěn)定性測(cè)試。在表1中列出了“兩機(jī)兩低”和“兩機(jī)兩高一低”這兩種運(yùn)行方式的測(cè)試結(jié)果。從表中數(shù)據(jù)來看，高、低速循泵均能穩(wěn)定運(yùn)行，未出現(xiàn)循泵振動(dòng)等問題。

表1 循泵高、低速組合運(yùn)行的穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果

3.2 不同組合的特性試驗(yàn)

為了掌握循泵雙速改造后的實(shí)際運(yùn)行性能，進(jìn)行了各種循泵組合方式的特性試驗(yàn)。為保持循環(huán)水管路阻力特性不變，各試驗(yàn)工況下的凝汽器進(jìn)/出口蝶閥一直在全開狀態(tài)。有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果匯總列出在表2中。

由表2可知，循泵從高速切換至低速運(yùn)行后，循泵揚(yáng)程降低約1.6 m，出水流量下降約15%，電動(dòng)機(jī)功率下降約1 070 kW。這一試驗(yàn)結(jié)果與通過泵相似定律推算數(shù)據(jù)相比，除了循泵低速節(jié)電效果有所降低，同時(shí)還出現(xiàn)了循泵出口循環(huán)水流量明顯減少的現(xiàn)象。當(dāng)流經(jīng)凝汽器的循環(huán)水流量過度減少后，必將造成凝汽器運(yùn)行壓力升高，這將對(duì)機(jī)組熱耗率、出力產(chǎn)生不可忽略的影響。

表2 不同循泵組合運(yùn)行特性試驗(yàn)結(jié)果

4 實(shí)際應(yīng)用效果

為了避免因循泵低速運(yùn)行出現(xiàn)流量下降而對(duì)凝汽器真空產(chǎn)生不利的影響，決定在整個(gè)冬季運(yùn)行階段，對(duì)一期1，2號(hào)機(jī)組采取投入1臺(tái)高速循泵、1臺(tái)低速循泵的“兩機(jī)一高一低”運(yùn)行方式。運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 循泵雙速改造后冬季工況的運(yùn)行數(shù)據(jù)

從表2數(shù)據(jù)可知，在2臺(tái)機(jī)組循泵“一高一低”的情況下，1，2號(hào)機(jī)真空都在設(shè)計(jì)值之上。這種運(yùn)行方式即能節(jié)約循泵廠用電，同時(shí)又能保持較好的凝汽器運(yùn)行真空，從而達(dá)到機(jī)組節(jié)能降耗的運(yùn)行目的。

5 結(jié)論

（1）通過較為簡單的循泵電機(jī)定子繞組接線改造，即可實(shí)現(xiàn)循泵的雙速運(yùn)行功能，大大增加了循泵切換運(yùn)行的靈活性，節(jié)省機(jī)組廠用電。因此，循泵雙速改造是花費(fèi)不大、節(jié)能效益明顯的項(xiàng)目。

（2）在循泵雙速改造效果評(píng)價(jià)方面，傳統(tǒng)的方法是采用相似定律來推算循泵改造前后的工作參數(shù)。而采用循泵制造廠家提供的性能特性曲線進(jìn)行推算的結(jié)果表明：受閉式水系統(tǒng)冷卻塔配水槽高度不變的限制，循泵低速運(yùn)行工作點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)往流量偏小方向的移動(dòng)，這將影響循泵雙速改造的節(jié)能降耗效果。而實(shí)際進(jìn)行的循泵特性試驗(yàn)則證實(shí)了這一分析結(jié)論。

（3）考慮到采用冷卻塔的閉式水系統(tǒng)在循泵低速運(yùn)行狀態(tài)會(huì)出現(xiàn)循環(huán)水流量下降的情況，為了避免對(duì)凝汽器真空造成不利的影響，建議在冬季運(yùn)行工況采取“兩機(jī)一高一低”運(yùn)行方式。實(shí)際機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，凝汽器運(yùn)行真空沒有明顯變化，但循泵耗功有了明顯降低。

（4）建議機(jī)組長期運(yùn)行過程中，根據(jù)循環(huán)水溫、機(jī)組負(fù)荷等運(yùn)行變化條件，在充分考慮循泵切換對(duì)廠用電和凝汽器真空影響程度的基礎(chǔ)上，選取合理的循泵運(yùn)行切換時(shí)機(jī)，從而達(dá)到最佳的循泵節(jié)能運(yùn)行效果。

[1]楊詩成，王喜魁．泵與風(fēng)機(jī)[M]．北京：中國電力出版社，2007．

[2]董益華，樓可煒，孫永平，等．循環(huán)水泵雙速改造后的冷端優(yōu)化試驗(yàn)研究[J]．浙江電力，2011，30（9）∶42－46．

（本文編輯：陸瑩）

Analysis on Energy Saving Effect of Double Speed Transformation of Circulating Pump

MA Jian-zhong1，GU Yang-biao1，SUN Yong-ping2
（1.Zhejiang Zheneng Lanxi Power Generation Co.，Ltd.，Lanxi Zhejiang 321100，China；2.Z（P）EPC Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China）

This article theoretically analyzes and verifies by test the effect of double speed transformation of the circulating pump of 600 MW supercritical units.It is discovered that when the circulating pump is switched from high speed to low speed，the change rule of outlet flow，range of lift and power of the circulating pump is not in full compliance with similarity rule of its rotation speed change due to the unchanged net lift of the cooling tower of closed cooling water system.In consideration of negative impact of reduced outlet flow of the circulating pump on condenser vacuum，the paper proposes an optimization and adjustment method for operating condition of units in winter.

closed circulating water system；CWP；double speed transformation；analysis

TK264.1

：B

：1007-1881（2013）05-0046-03

2012-11-30

麻建中（1972-），男，浙江松陽人，工程師，從事火力發(fā)電廠設(shè)備管理工作。