循環(huán)泵雙速改造節(jié)能效果對比與分析

郭玉瓏 蔡勇

摘要：本文介紹某熱力發(fā)電廠配備的循環(huán)水泵采用定速運(yùn)行方式，循環(huán)水量無法調(diào)節(jié)。后對循環(huán)泵電機(jī)進(jìn)行雙速改造，改造后對其進(jìn)行效率試驗(yàn)，通過試驗(yàn)對比及分析，結(jié)果表明循環(huán)泵電機(jī)雙速改造具有投資小、見效快、可靠性高、節(jié)能效果顯著等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：循環(huán)泵；雙速改造；對比與分析

1概述

某熱力發(fā)電廠總裝機(jī)容量為4×200MW，每臺機(jī)組配備2臺長沙水泵廠生產(chǎn)的XJ48-18型循環(huán)水泵，該泵額定流量為17532t/h，揚(yáng)程為16.9m，轉(zhuǎn)速為370r/min，所配電機(jī)為湘潭電機(jī)廠生產(chǎn)的Y1250-16/1730型電動機(jī)，額定電流為160A。循環(huán)泵出口門采用電動蝶閥，只有全開全關(guān)兩個(gè)位置，冷卻水流量的調(diào)節(jié)方式僅限于：調(diào)節(jié)1、2號機(jī)與3、4號機(jī)之間循環(huán)水進(jìn)回水聯(lián)通門、增減運(yùn)行泵臺數(shù)兩種方式。由于該廠所處地理環(huán)境的影響，冬夏兩季溫差大、負(fù)荷峰谷差比較明顯。在冬季及春、秋季低負(fù)荷時(shí)，開一臺循環(huán)泵流量過剩，在高負(fù)荷時(shí)，開一臺循環(huán)泵流量不夠，開兩臺循環(huán)泵的流量又有富裕，浪費(fèi)大量電能，增加了發(fā)電成本。因此，選擇合理方式對循環(huán)泵進(jìn)行節(jié)能改造成為當(dāng)務(wù)之急。

2改造目的及方法

隨著異步電動機(jī)變極調(diào)速技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，配以改變電機(jī)極對數(shù)的變極調(diào)速電機(jī)是最理想的循環(huán)泵調(diào)節(jié)方式。循環(huán)泵電機(jī)雙速改造就是改變鼠籠式電動機(jī)定子繞組的接線方式來改變電動機(jī)定子極對數(shù)達(dá)到調(diào)速目的。鼠籠式電動機(jī)轉(zhuǎn)子的極對數(shù)能自動地隨著定子極對數(shù)的改變而改變，使定、轉(zhuǎn)子磁場的極對數(shù)總是相等而產(chǎn)生平均電磁轉(zhuǎn)矩，從而改變了異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。

循環(huán)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。

鑒于循環(huán)泵電機(jī)雙速改造具有投資少、回收快、可靠性高、節(jié)電效果顯著等特點(diǎn)，該廠對3、4號機(jī)組各一臺循環(huán)泵電機(jī)進(jìn)行了高低速改造（分別為5、7號循環(huán)泵），電機(jī)轉(zhuǎn)速由原370r/min一個(gè)轉(zhuǎn)速改為370r/min和330r/min高低兩個(gè)轉(zhuǎn)速。高、低速的切換時(shí)通過改變裝在電機(jī)外殼上的變極接線板連接方式來實(shí)現(xiàn)（變極工作如不計(jì)停、送電操作和安全措施僅需20分鐘左右）。

3改造效果及分析

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。改造完成后，分別對兩臺泵進(jìn)行效率試驗(yàn)，以7號機(jī)試驗(yàn)為例，計(jì)算結(jié)果如下：

改造后節(jié)能效果涉及流量變化對機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響和泵本身耗功的變化兩部分。循環(huán)水流量對于機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響體現(xiàn)在通過對機(jī)組的真空影響進(jìn)而引起機(jī)組負(fù)荷的變化。但隨著汽機(jī)排汽絕對壓力降低到接近6kpa后，真空變化對負(fù)荷的影響迅速變小，接近4.3kpa時(shí)真空再繼續(xù)提高就不會產(chǎn)生正效益。

在不考慮真空變化時(shí).7號循環(huán)泵改造后，在閥門全開時(shí)，高速下電機(jī)功率為1256 kW，低速下電機(jī)功率為920kW。在滿足凝汽器供水要求及最佳真空的條件下，循環(huán)泵低速運(yùn)行出口碟閥全開的狀態(tài)下，電機(jī)功率可減少336kW。每天每臺機(jī)組一臺低速循環(huán)泵運(yùn)行的情況下日節(jié)省電量0.8萬kWh，按上網(wǎng)電價(jià)0.25元/度計(jì)算，日增收資金2017元。每年按低速運(yùn)行6個(gè)月計(jì)算，增收363128元。

若考慮真空變化，由200MW機(jī)組熱力試驗(yàn)的結(jié)果可知：真空度每降低l%，供電煤耗增加3.75g/kWh；標(biāo)煤單價(jià)200元（隨市場變化而變化）；凝汽器真空下降而增加的煤耗合人民幣：3.75x△PxNx200（元/小時(shí)），式中△P表示凝汽器真空的變化量：N表示機(jī)組出力。只有真空下降而增加的煤耗合人民幣小于等于循環(huán)泵低速運(yùn)行節(jié)約廠用電量合人民幣時(shí)，低速循環(huán)泵運(yùn)行才是合理的、經(jīng)濟(jì)的。

根據(jù)真空下降而增加的煤耗合人民幣小于等于循環(huán)泵低速運(yùn)行節(jié)約廠用電量合人民幣；在不同時(shí)段、不同負(fù)荷下計(jì)算出循環(huán)泵低速運(yùn)行后真空下降值與實(shí)際下降數(shù)值進(jìn)行比較。然后決定是否保持低速方式運(yùn)行。

下表為改造后具體運(yùn)行方式：

4結(jié)論

采用雙速循環(huán)泵，提高了機(jī)組用水調(diào)節(jié)的靈活性，除了原來的單機(jī)單泵、單機(jī)雙泵、兩機(jī)三泵的運(yùn)行方式外（全是高速），又增加了單機(jī)低速、雙機(jī)高低速并聯(lián)等運(yùn)行方式，豐富了循環(huán)水流量的調(diào)解方法，為循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能降耗提供了手段。

電機(jī)雙速改造屬于較為成熟的項(xiàng)目，具有技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠及安裝改造方便等優(yōu)點(diǎn)。合理安排改造后的運(yùn)行方式，能夠取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

作者簡介：

郭玉瓏（1980-），男，漢，高級工程師，主要從事火力發(fā)電廠熱力試驗(yàn)、技術(shù)監(jiān)督及基建調(diào)試工作。新疆電力建設(shè)調(diào)試所有限責(zé)任公司。

蔡勇（1979-），男，漢，助理工程師。生技部節(jié)能專工。華電新疆發(fā)電有限公司昌吉熱電廠。