循環水泵電機雙速節能改造①

張卓 張曉軍

摘 要：為實現機組節能降耗的目標，將循環水泵電機由原來的單一轉速改為雙速電機驅動。分析表明，同一水溫及負荷工況下，低速運行循環水泵時，節能效果明顯。

關鍵詞：循環水泵 雙速 節能 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

隨著電力行業的發展，發電廠節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備，因此，加強電動機的節電管理顯得尤為重要。近年來，電動機調速運行技術被廣泛應用于各個發電廠，其運速方式較多，主要有以下幾種：（1）雙速；（2）串極調速；（3）高壓變頻；（4）永磁調速，等等。其中，雙速改造技術以其可靠性強、改造費用低能夠節省資金以及維護運行保養方便等優點被更多的發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，不添置額外的開關和改變任何設備，即可達到兩種速度。因此，在四季水溫及負荷工況變化時，通過改變循環水泵電機轉速，即可大幅度降低循泵耗電量，節約能源。

1 循環水的需求量與水溫及負荷的關系

循環水的作用是冷卻，所以也叫循環冷卻水。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。這就是循環水的需求量隨水溫和熱負荷的變化而變化的規律。機組效率高時，排入凝汽器的熱量小于設計值，所需循環水量就少些；反之，機組效率達不到設計值，使排入凝汽器的熱量大于設計值，需要循環水量就必須增大，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水泵，出口節門采用蝶閥，只有全開全關兩個位置。機組運行中，不同季節的凝汽器供水量只有依靠增減循環水泵的臺數來調節。在季溫偏低時，會出現單臺循泵供冷卻水不足，而兩臺循泵供冷卻水偏多的現象。為解決這一能耗問題，現將2B循環水泵進行雙速改造，通過2A、2B兩臺循泵的轉速搭配，達到優化的目的。

3 循環水泵的節能改造

3.1 循環水泵雙速改造的原理

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

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

3.2 循環水泵電機改造的要點

河源電廠2B循環水泵電機進行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。

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

（1）電機改造后極數由16極改為18極，額定功率由3150 kW變為2180 kW，額定電流由386.4 A變為286.1 A，功率因數由0.83變為0.78，額定轉速由372 r/min變為333 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，相應的二次CT接線，以及6 kV綜合保護參數都需要重新修改。

（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的連接片的連接方式即可。

（6）切換箱內接線端子形式如圖1。

3.3 循環水泵電機改造的經濟性

改造完成后，2號機組的循環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臺低速并聯運行、兩臺高速并聯運行四種方式。

估算電機節能效果，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，則節能效果為：970 kW×120（天）×24h=279萬 kW·h假設電力上網費以0.4元/ kW·h計算，則節電效益為：279×0.4=111萬元，投資回報明顯可見。

4 結語

通過對循環水泵的雙速改造，滿足了機組在不同季節和不同負荷工況下對循環水量的要求，不僅增加了循環水泵系統調節方式的靈活性，也取得了相當顯著的節能效果，降低了發電成本，提升了電廠的經濟效率。

參考文獻

[1]李繼忠.循環水泵電機雙速改造在600MW機組中的應用[J].安徽電氣工程職業技術學院學報，2012，17（1）：66-70.

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