循環水泵電機雙速改造效能分析

蔣　勇　王　軍　程秀芝

[摘要]文章闡述了循環水泵電機雙速改造在大唐淮北發電廠的應用，介紹了改造后的試驗情況，并著重對改造前后的效能和節電情況進行了分析與對比。結果表明，對循環水泵進行雙速改造，不僅提高了循環水系統調節的靈活性，而且投資省，節能效果顯著，降低了廠用電量，帶來了可觀的經濟效益，為電力企業的“節能減排”工作取得了較成功的經驗，據有重要的推廣價值。

[關鍵詞]循環水泵調速分析節能

0引言

大唐淮北發電廠8號機組投產于2005年8月，汽輪機為東方汽輪機廠生產，型號為N210—12.7／535／535—2型，屬超高壓中間再熱三缸二排汽冷凝式機組。機組配備兩臺1400KLA-31型循環水泵，屬立式斜流泵結構形式。與循環水泵配套的電機為YLKS800-10型，額定功率1700kW，電壓6kV，額定電流200A。

8號機組經過一年的運行檢驗，發現其所配備的循環水泵運行性能不夠理想，加上與循環水泵配套的單速電機在運行中轉速恒定，運行方式單一，機組的循環水量不能根據運行工況進行轉速調整，電能浪費嚴重、設備效率偏低，尤其是在低負荷或較冷季節運行時，這種狀況更加不利于提高機組的經濟效益。為響應國家“節能減排”政策，廠部于2006年提出將此項工作作為研究重點，商討對循環水泵電機進行調速改造，使之能夠根據機組運行工況調控轉速，有效提高機組經濟效益。

1改造方案的確立

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(10極改為10／12極雙速)。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8號機組設備運行年限和工程造價等情況，認為第二種方法比較符合我廠實際，決定對8號機組循環水泵電機采取單速改雙速的改造方案。

2007年1月，結合8號機組中修機會，按計劃將8號機組兩臺10極循環水泵電機改造為10／12極雙速電機。

2方案的實施

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595／495r／min兩種轉速，達到改變循環水泵轉速的目的。

8號機組循環水泵電機改造前、后數據對照見表1。

3改造后的試驗及效能分析

(1)循環水泵電機在單速改雙速后即投入運行，為了驗證循環水泵在電機改造后運行的實際效果，淮北發電廠在2008年2月下旬，委托安徽省電力科學研究院到現場對電機改造效果進行試驗。試驗方案中將循環水泵運行方式分為甲泵低速運行、甲泵高速運行、甲乙泵低速并聯運行、甲乙泵高速并聯運行、甲泵低速乙泵高速并聯運行、甲泵高速乙泵低速并聯運行、乙泵低速運行、乙泵高速運行等8種工況進行(見表2)。

從試驗測量及計算數據匯總表的結果可以看出，循環水泵電機單速改雙速運行，高速結合低速并聯運行對提高機組效益明顯，電機改造效果理想。這是因為電機在低速運行中，經改造后的電機額定功率只有1400kW，比原高速運行時的電機額定功率1700kW減少300kW，耗電量明顯降低。另外，經對試驗測量及計算數據分析認為，循環水泵在低速運行時的運行效率明顯高于高速運行，分析原因是由于該循環水泵在選型時對揚程選擇過大，使循環水泵的實際運行點遠遠偏離水泵設計工作點，當降低轉速運行相當于降低了水泵的設計揚程。

(2)電機改造前、后效能分析(參照省電科院試驗測量及計算數據匯總表數據整理)

選擇8號機組兩臺循環水泵改造前具有代表性的運行方式為：春、夏、秋三季兩臺泵高速并列運行4000h，冬季一臺高速運行2000h(按全年運行6000h計算)。

春、夏、秋季兩臺水泵高速運行：

(1620+1707)×4000=13308000(kW·h)。

冬季1臺水泵高速運行：

1515×2000=3030000(kW·h)。

循環水泵改造前全年用電量合計：

13308000+3030000=16338000(kW·h)。

在對循環水泵電機進行改造后，通過調整循環水泵的轉速，可組合為5種運行方式：即雙高速、高低速、雙低速、單高速、單低速。運行時可根據循環水溫、機組負荷進行靈活選擇(由于甲循環水泵存在缺陷，未進行雙低速長期運行試驗)。

如還是按機組全年運行6000h考慮，循環水泵運行方式按照4種來組合進行，夏季兩臺泵高速運行2000h(2.8個月)，春、秋季一臺泵高速與一臺低速并列運行2000h(1.4個月)，冬季一臺泵高速運行2000h，則：

夏季兩臺水泵高速運行：

(1620+1707)×2000=6654000(kkW·h)

春、秋季水泵1臺高速1臺低速運行：

(1512+1107)×2000=5238000(kW·h)

冬季1臺水泵高速運行：

1512×2000=3024000(kW·h)

改造后循環水泵用電量合計：

6654000+5238000+3024000=14916000(kw·h)。

循環水泵電機改造后節省電量：

16338000-14916000=1422000(kW·h)

如按每度電價O.36元計算，可節約費用為：

1422000×0.36=51 1920(元)

(3)對投資回報等指標的分析計算：8號機甲、乙兩臺循環水泵電機雙速改造投資共計26萬元，按上述計算方法，當年可收回設備改造投資。

從改造后的試驗測量及計算數據匯總結果看，各種試驗工況下的運行效率均比改造前有了較大幅度的提高，循環水泵可根據機組負荷狀況和季節特征進行各種運行方式組合。如能在春、秋季保持2臺水泵低速運行、冬季保持l臺水泵低速運行，取得的經濟效益將更為顯著。

由于循環水泵本身的性能問題，使水泵整體效率變差，特別是甲循環水泵效率過低。試驗結果分析認為循環水泵有進一步改造的必要，專家建議：如改造循環水泵，揚程宜選擇在高速下(流量16000m3／h左右)26～28m，節電效益會更顯著。

4改造后循環水泵運行中的注意事項

(1)8號機組經改造的兩臺循環水泵電機，乙泵較甲泵效率高。由于甲泵存在效率低的問題，故不經常投入使用，有待于對水泵進行處理，以提高循環水泵的整體效能。

(2)在冬季單臺循環水泵運行時，循環水流量會比雙水泵下降很大且使循環水流速降低，為保持凝汽器效率，宜投入膠球清洗裝置運行。

(3)因為循環水泵在低速運行時會使循環水揚程偏低，可能造成發電機氫冷器中的冷卻水流量下降或斷流，這時要根據情況及時投入氫冷升壓泵運行，保證發電機氫冷器冷卻水正常投入，不致因冷卻水流量下降或斷流對發電機造成危害。

(4)由于電機進行雙速改造時沒有添加開關等設施，使電機不能夠在運行中進行轉速切換，故需要在改變轉速前先將電機停電，然后才可進行電機內部繞組接線聯片調整，進行此項操作的時間顯得偏長。

(5)循環水泵電機在改造后的試轉和運行中，發現電機上部推力軸承的溫度均較改造前有顯著升高。在改造前軸承運行溫度為73℃，改造后為84℃，高于電機制造廠規定的標準(報警75℃，跳閘80℃)。經與改造廠家共同對此現象進行檢查，沒有發現原因。分析可能是由于上軸承原裝測溫元件損壞后，重新更換的元件與原測溫元件型號不符有很大關系。經與電機制造廠專家協商研究，將循環水泵電機推力軸承溫度報警值調整到88℃、將跳閘值調整到95℃。將循環水泵電機推力軸承運行在規定的范圍內，值得注意的是要在夏季高溫季節時應加強這方面的監視。

5結束語

火力發電廠節約廠用電是一項長期的、艱苦的工作，本次改造工作經過對8號機組兩臺循環水泵電機雙速改造，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，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6kV主要輔機各項技術改造工作。