循環水泵技改節能分析

黃艷

【摘 要】本文針對鶴煤熱電廠循環水系統運行全年的運行工況，著重對循環水泵運行工況進行了分析，通過對循環泵葉輪擴容及電機的雙速改造，提高了循環泵的工作效率，增加了循環水系統調節的靈活性，節能效果顯著。

【關鍵詞】葉輪；雙速；節能

0 概況

隨著電力體制改革的逐步深化，廠網分開和競價上網成為必然趨勢，發電廠改制為發電有限公司，成為獨立核算、自負盈虧的經濟實體。面對這一新形勢，如何進一步深化發電廠的節能工作，是擺在每個發電企業面前的課題。在市場經濟條件下，發電廠為了提高企業的經濟效益，積極參與發電市場競爭，綜合發電成本是企業的競爭能力的主要指標。發電廠節能工作的主要目的就是降低企業的綜合發電成本，為企業獲取最大利潤。

其中循環水泵是電廠僅次于給水泵的耗電設備。因此，對循環水泵的改造不僅可以提高機組效率，同時可以降低廠用電率。對提高發電廠經濟性有著舉足輕重的作用。

循環水采用單元制供水的機組進行循環水泵的雙速改造，根據季節的變化采用靈活運行方式，即在夏季，雙泵高速運行；冬季，雙泵低速運行；春秋季，一泵高速、一泵低速的運行方式。這樣，既可以滿足不同季節循環水流量的要求，又可以在環境溫度較低的情況下起到節約廠用電、降低綜合發電成本的作用。而鶴煤熱電廠為供熱機組，冬季從11月15日至次年3月15日共四個月為供熱期，這段期間低壓缸排汽量比較小，所以用來冷卻排汽的循環水量就可以適當的減小，因此鶴煤熱電廠循環水泵進行雙速改造節能潛力比較大。

另外，由于我廠循環水未采用深井水，所以夏季氣溫高的時候就會出現由于循環水溫高而使得機組真空低影響增加負荷的情況，因此，除了解決冬季循環水泵能量浪費的同時我們也考慮了循環水泵葉輪進行改造的可能性。為此我們專門與循環水泵生產廠家山東魯能節能設備開發有限公司進行了聯系，生產廠家根據我廠機組實際情況核算認為改造是可行的。

1 項目的確立

鶴煤熱電廠總裝機容量2×135MW機組，每組機動配置兩臺循環泵，其出口節門采用蝶閥，只有全開全關兩個位置，冷卻水流量的調節采用開泵臺數進行控制，由于季節溫差大，日常出現開一臺流量不夠，開兩臺流量過大的情況，既浪費大量電能又浪費水資源，致使廠用電率高，發電煤耗高，發電成本高，選擇合適的調速方式對循環水泵進行節能改造成為當務之急。

目前，較為常用的改造方法有兩種，即加裝變頻調節裝置和對電機進行雙速改造。

第一種：加裝高壓變頻器對循環水泵電機轉速進行調速控制。這種方法是要添加變頻設備，設備的優點是調速作用明顯，但費用投入大，施工工期長。

第二種：將循環水泵電機進行變極改造。這種方法是利用電機本身條件，將電機進行單速改雙速，經驗成熟且費用低、工期短，但帶來的經濟效益不如變頻裝置

上述兩種改造方法都能做到對循環水泵的轉速進行調控，保證在改造后的循環水泵的可調性能夠提高，達到節能降耗的目標。

經充分論證和分析，針對鶴煤熱電廠設備運行狀況及工程造價等情況，認為第二種方法比較符合鶴煤熱電廠實際，決定對兩臺機組給一臺進行單速改雙速的改造方案。

改造時對兩臺機組各一臺循環泵電機進行了變速改造，同時將四臺循環水泵的葉輪均進行了更換，在保證其他零部件基本不變的前提下，增加葉輪直徑、優化進出口角度、增加通流面積，提高水泵的流量和壓力。提高葉片的光潔度、減薄和優化葉片進口型線，提高水泵的抗汽蝕性能。

2 雙速電機的應用原理

進行電機單速改雙速改造，是利用電機原有繞組結構，在不更換定子繞組和不降低原絕緣等級的情況下，將電機原單一極相組接線拆開引出至附加接線盒中，通過改變電機內部繞組接線方式（在電機附加接線盒中進行極相組連接），形成750/600rpm兩種轉速，達到改變循環水泵轉速的目的。

根據離心泵相似定律，在一定范圍內改變泵的轉速，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、揚程和所需的軸功率。

根據上述關系式，若將710kW 8P循泵電動機改為8/10P雙速電動機，則電機在10極運行時，水泵流量為8極運行時的0.80倍，揚程為8極運行時的0.64倍，軸功率為8極運行時的0.51倍，相當于水泵流量減少20%時，電機輸出功率可減少49%。因此，采用轉速差不大的相鄰極數的雙速電動機驅動水泵，根據各季節水溫的變化選擇驅動轉速，調節供水量，能有效的節約電能。

3 泵體改造方案

每機一臺循環水泵電機改造為雙速，即高速同步轉速為750rpm，低速同步轉速為600rpm，冬季供熱最冷季節泵低速運行，以節省廠用電。

將兩臺機四臺循環泵全部葉輪進行更換，提高夏季供水流量。改造后基本參數為：

轉速 750rpm 600 rpm

流量 10000m3/h 7500m3/h

揚程 21m 14m

軸功率 670kW 350kW

在保證其他零部件基本不變的前提下，增加葉輪直徑、優化進出口角度、增加通流面積，提高水泵的流量和壓力。提高葉片的光潔度、減薄和優化葉片進口型線，提高水泵的抗汽蝕性能。

改進密封狀況：針對泵的特點，在密封環部位加裝密封條，減少內部密封泄漏，提高水泵的運行效率。

4 改造費用

循環水泵不銹鋼葉輪，單價13.5萬元，共計54萬元。

雙速電機改造，單臺7.5萬元，共計15萬元。

焊條等輔材費用總計1萬元，工程安裝及人工費10萬元，工程總費用為80萬元。

5 成本回收周期

改造總費用大約80萬元，根據經濟效益分析可知循環水泵改造后年收益約190萬余元。回收周期為80÷（190÷12）=5.05

綜上所述，改造全部投資費用80萬元，五個多月即可收回全部投資。

6 循環水泵技術改造后的經濟性分析

提高機組真空前后經濟效益對比機組改造后從運行情況來分析可知，由于冬季機組真空已經相當高，故不做考慮。而在5-9月份期間，由于四臺循環水泵葉輪均進行了更換，使得循環水泵增加，提高了凝汽器的冷卻效果，機組循環水回水溫度明顯下降，可達到2-3℃，同時，機組真空比改造前同階段相比平均提高0.9KPa。使得機組效率有了很大的提高。

根據135MW火電機組參數變化對煤耗影響的情況看，機組真空每變化1KPa對煤耗影響為3.7g，鶴煤熱電廠全年平均負荷為120MW，由此可以算出循環水泵改造后由于真空提高節省的標煤量。

5個月總運行小時：

5×30×24=3600小時，

每小時兩臺機組共發電量：

120000kW×2=240000kW，也就是兩臺機組每小時發電為240000度。

綜上可知，這五個月共節煤量（折合為標煤）為：

3600×240000×3.7×0.9=2877120000g=2877.12t

7 結束語

綜上所述，鶴煤熱電廠循環水泵經過葉輪更換、電機雙速改造后經濟效益顯著，每年可發電可節省標煤2877.12t，不僅增加了循環水泵系統調節方式的靈活性，而且取得了相當顯著的節能效果，使鶴煤熱電廠的機組效率得到了進一步的提高，為鶴煤熱電廠實現達到同行業同類型機組平均以上水平的目標增加了砝碼。實踐證明本次改造工作是成功的，是電廠節能降耗的一個有效的途徑，今后降低廠用電率的主要手段是加大科學新技術投入，繼續開展以節能降耗為目的的科技創新工作。

[責任編輯：田吉捷]