循環(huán)泵電機(jī)雙速改造理論與應(yīng)用

侯建峰

（臨河熱電廠，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000）

1 問題的提出

1.1 機(jī)組情況

臨河熱電廠（以下簡稱臨電）2×300MW機(jī)組配置汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)有限公司制造C300/235-16.7/0.35/537/537型，凝汽器的冷卻水采用自然通風(fēng)冷卻塔循環(huán)供水系統(tǒng)，兩臺(tái)機(jī)組共配置兩座自然通風(fēng)冷卻塔對(duì)應(yīng)四臺(tái)循環(huán)水泵。設(shè)備規(guī)范如表1、表2所示。

臨電地處河套平原腹地，該地區(qū)屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，冬寒長，夏熱短，光照時(shí)數(shù)長，晝夜溫差大，無霜期96-136[1]。循環(huán)水溫度在冬季和夜間降低明顯。如能根據(jù)季節(jié)和氣象條件的改變來變更電機(jī)的轉(zhuǎn)速，則調(diào)節(jié)了循環(huán)水量，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

表1 循環(huán)水泵設(shè)備參數(shù)

表2 循環(huán)水泵配套電機(jī)設(shè)備參數(shù)

1.2 改造前的運(yùn)行工況

循環(huán)水泵是臨電廠用主要輔機(jī)和耗電大戶，在夏季雙泵運(yùn)行時(shí)其耗電量可占到總廠用電量的9%。因此合理的安排循環(huán)水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)和循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式，可以為降低廠用電率起到較大作用。

循環(huán)水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上允許采用三臺(tái)循環(huán)水泵（循環(huán)水泵出口聯(lián)絡(luò)閥門開啟）供兩臺(tái)機(jī)組用水的方式，但在實(shí)際運(yùn)行中存在兩個(gè)冷卻水塔水位差過大的不安全因素，因此目前所采用的循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式主要為一臺(tái)機(jī)組所對(duì)應(yīng)的兩臺(tái)循環(huán)水泵，單泵運(yùn)行或雙泵運(yùn)行兩種；由現(xiàn)場調(diào)整經(jīng)驗(yàn)可知，單泵運(yùn)行視情況不同可維持機(jī)組負(fù)荷在180MW-250MW間，可見若維持凝汽器真空度再啟動(dòng)另一臺(tái)備用泵形成雙泵運(yùn)行方式，能耗浪費(fèi)很大。

2 改造方案

方案簡介

近年來，隨著科技進(jìn)步，可行的籠型異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法很多，但用一套定子繞組僅改變其接線方式，不再配置其它設(shè)備，即可達(dá)到兩種速度，在改造費(fèi)用、維護(hù)保養(yǎng)、運(yùn)行可靠等方面均具有不可比擬的優(yōu)勢，適合臨電循環(huán)水泵實(shí)際運(yùn)行工況要求。

籠型異步電動(dòng)機(jī)單繞組雙速改造方法通常有反相法和換相法兩種。

本次改造即采用換相變極法，在改造設(shè)計(jì)時(shí)以高轉(zhuǎn)速檔為基本極，進(jìn)行對(duì)稱軸線優(yōu)化得到低轉(zhuǎn)速檔的單繞組以滿足雙速的要求。在電機(jī)繞組雙速改造同時(shí)，在機(jī)殼適當(dāng)部位，設(shè)置雙速切換的出線箱，分別為兩種不同極數(shù)的接線連接方式，切換時(shí)只需改變接線端子上的連接片即可。

本方案擬分別對(duì)每臺(tái)機(jī)組對(duì)應(yīng)的其中一臺(tái)循環(huán)水泵進(jìn)行雙速改造，整個(gè)改造過程僅針對(duì)電機(jī)的定子繞線進(jìn)行，原電氣系統(tǒng)接線及機(jī)械連接均未做變動(dòng)。

2008年4月，臨電利用機(jī)組大修機(jī)會(huì)，分別對(duì)#1循環(huán)水泵、#3循環(huán)水泵實(shí)施了換相變極法雙速改造。

3 效果分析

3.1 循環(huán)泵電機(jī)改造前、后技術(shù)參數(shù)對(duì)比：

表3所示為循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)兩種不同轉(zhuǎn)速下主要額定參數(shù)對(duì)比，圖1所示為兩種不同極數(shù)的定子線圈接線方式引出線端子接線圖。

3.2 運(yùn)行參數(shù)對(duì)比

方案實(shí)施后，每臺(tái)機(jī)組對(duì)應(yīng)的兩臺(tái)循環(huán)水泵可以組合以下四種運(yùn)行方式，即：

單泵低速運(yùn)行；單泵高速運(yùn)行；雙泵高速運(yùn)行；雙泵運(yùn)行，一臺(tái)高速，一臺(tái)低速。

表4所示為循環(huán)水泵雙速改造投運(yùn)后2008年8月-2009年7月間現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)

表4循環(huán)水系統(tǒng)現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)

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?

說明：1、表中數(shù)據(jù)為此期間單臺(tái)機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)，不特指#1或#2機(jī)組；2、6-8月份運(yùn)行方式為雙泵高速與改造前同，故數(shù)據(jù)未列出；3、2008.10.16-2009.4.15為采暖期，機(jī)組供暖。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益核算

由表4數(shù)據(jù)可知，當(dāng)采用低速運(yùn)行時(shí)，循環(huán)水泵電機(jī)電流較改造前降低明顯，取其運(yùn)行電流平均值與未改造前的運(yùn)行電流平均值進(jìn)行電機(jī)功率計(jì)算，可得

單臺(tái)泵低速運(yùn)行電流平均值取94.5A，高速運(yùn)行電流為平均按平均值取133A，則節(jié)省功率：

P=1.732×133×6.3×0.79-1.732×94.5×6.3×0.74=311 KW

2008.09.01-2009.05.30低速泵運(yùn)行期間：

日節(jié)省電量約為：311×24＝7460 kWh

全年節(jié)電量約為：7460×5×30=1119000 kWh

按照上網(wǎng)電價(jià)0.25元計(jì)算，全年節(jié)約資金：1119000×0.25=279750元

特別在供暖期，機(jī)組抽氣量增加，凝汽器排汽量減少，循環(huán)水溫度低，真空度基本達(dá)到極限值，節(jié)能效果明顯。

結(jié)語

（1）較變頻調(diào)速改造等其他方法而言，定子單繞組雙速改造初投資小，無需增設(shè)其它輔助設(shè)備，投入運(yùn)行后與普通電機(jī)維護(hù)項(xiàng)目相同，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高；適合應(yīng)用于無需頻繁調(diào)整轉(zhuǎn)速的大功率電機(jī)。

（2）在燃煤發(fā)電廠中實(shí)施循環(huán)泵電機(jī)雙速改造是必要的，也是可行的。循環(huán)泵電機(jī)通過雙速改造，既滿足了機(jī)組各種運(yùn)行工況需要，同時(shí)也可以大幅度降低廠用電率，有效地降低發(fā)電成本，提升了電廠經(jīng)濟(jì)效益。

[1]凌勇堅(jiān).三相籠型異步電動(dòng)機(jī)單速改雙速[J].電世間，2003，44（4）：44-45.