摘要：針對(duì)1000MW機(jī)組循環(huán)水泵耗電量高的問(wèn)題，提出對(duì)循環(huán)水泵進(jìn)行雙速改造方案。對(duì)改造潛力進(jìn)行評(píng)估，介紹了循環(huán)水泵雙速改造原理、實(shí)施情況和節(jié)能效果。通過(guò)改造，將16級(jí)循環(huán)水泵電機(jī)改為16/18級(jí)，使電機(jī)具有372r/min和331r/min兩種轉(zhuǎn)速，電機(jī)低速帶負(fù)載運(yùn)行功率較高速運(yùn)行降低570kW，節(jié)能效果顯著，對(duì)節(jié)能降耗具有重要意義。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠(chǎng);循環(huán)水泵;雙速;改造;節(jié)能;電動(dòng)機(jī)

引言

廠(chǎng)用電率是發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的重要指標(biāo)，廠(chǎng)用電率的高低直接影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在1000MW機(jī)組中，廠(chǎng)用電量的60%～70%被電動(dòng)機(jī)消耗，因此，電動(dòng)機(jī)的節(jié)能運(yùn)行是降低廠(chǎng)用電率的有效手段。而循環(huán)水泵電機(jī)雙速改造因其改造成本低、維護(hù)量小、運(yùn)行可靠、節(jié)能效果顯著等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用。綏中發(fā)電有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)綏電）地處東北地區(qū)，海水溫度受季節(jié)因素影響較大，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差。通過(guò)對(duì)循環(huán)水泵運(yùn)行特性、機(jī)組背壓、海水溫度及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析，循環(huán)水泵具有較大的節(jié)能改造潛力，對(duì)循環(huán)泵進(jìn)行雙速改造，可取得良好的節(jié)能效果。

1 循環(huán)水系統(tǒng)簡(jiǎn)介

綏電二期3、4號(hào)1000MW機(jī)組為超超臨界燃煤機(jī)組，汽輪機(jī)凝汽器采用單元制海水直流供水冷卻，每臺(tái)機(jī)組配置3臺(tái)定速循環(huán)水泵。為確保機(jī)組運(yùn)行安全，冷季（海水溫度低于10℃）循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行2臺(tái)泵，熱季運(yùn)行3臺(tái)泵。冷季2臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)，循環(huán)水總供水量過(guò)大，水泵耗電量高，運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)。

2 循環(huán)水泵雙速改造節(jié)能原理

根據(jù)泵類(lèi)流體定律，泵的轉(zhuǎn)速與流量、揚(yáng)程、和軸功率關(guān)系，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低時(shí)，泵的流量成正比關(guān)系下降，揚(yáng)程成平方關(guān)系下降，軸功率成三次方關(guān)系下降。因此，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速可大幅降低泵的軸功率。

對(duì)于鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速與級(jí)對(duì)數(shù)的關(guān)系式為：

式中：f為頻率，Hz;p為級(jí)對(duì)數(shù)，s為轉(zhuǎn)差率。

若將16級(jí)電動(dòng)機(jī)改為16/18級(jí)，電機(jī)在18極運(yùn)行時(shí)，水泵流量為16極的0.89倍，揚(yáng)程為16極的0.79倍，軸功率為16極的0.7倍，相當(dāng)于水泵流量減少11%時(shí)，電機(jī)輸出功率可減少30%。

3 循環(huán)泵雙速改造潛力分析

循環(huán)水泵雙速改造既要保證機(jī)組運(yùn)行安全，又要兼顧循環(huán)水泵運(yùn)行效率和節(jié)能效果，以下對(duì)循環(huán)水泵雙速改造潛力進(jìn)行分析。

3.1 循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行特性分析

根據(jù)水泵并聯(lián)工作原理可知，循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，各泵運(yùn)行的揚(yáng)程彼此相等總流量為每臺(tái)泵輸送流量之和。對(duì)于高、低速水泵并聯(lián)運(yùn)行來(lái)說(shuō)，高、低速水泵并聯(lián)運(yùn)行的條件是兩臺(tái)水泵并聯(lián)的揚(yáng)程特性曲線(xiàn)和管路特性曲線(xiàn)有交點(diǎn)，即在管路系統(tǒng)中存在高、低速循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行的工作點(diǎn)

3.2 節(jié)能效益分析

基于上一年3號(hào)機(jī)組運(yùn)行工況和循環(huán)水泵耗電量統(tǒng)計(jì)，在滿(mǎn)足機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，對(duì)循環(huán)水泵雙速改造的節(jié)能效益分析如下：（成本電價(jià)按300元/MW.h計(jì)算）

單臺(tái)機(jī)組改造1臺(tái)循環(huán)水泵時(shí)，年可節(jié)約廠(chǎng)用電1.85×106kW.h，年節(jié)約費(fèi)用55.55萬(wàn)元。單臺(tái)機(jī)組改造2臺(tái)循環(huán)水泵時(shí)，年可節(jié)約廠(chǎng)用電3.11×106kW.h，年節(jié)約費(fèi)用93.24萬(wàn)元。

4 改造實(shí)施情況

2019年4月，綏電利用3號(hào)機(jī)組C修機(jī)會(huì)，對(duì)3號(hào)機(jī)組的32、33號(hào)循環(huán)水泵電機(jī)進(jìn)行雙速改造。電機(jī)改造由專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家實(shí)施，電機(jī)絕緣等級(jí)、防護(hù)等級(jí)、冷卻方式及主體結(jié)構(gòu)不改變，僅更換電機(jī)定子繞組，并在電機(jī)出線(xiàn)盒側(cè)加裝變速接線(xiàn)盒，通過(guò)手動(dòng)改變接線(xiàn)盒中接線(xiàn)板連接方式實(shí)現(xiàn)電機(jī)高、低速切換。由于電機(jī)低速時(shí)采用△接線(xiàn)，且電機(jī)功率小于2000kW，電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)退出差動(dòng)保護(hù)。

改造后嚴(yán)格按照新電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行交接驗(yàn)收，并對(duì)每臺(tái)電機(jī)分別在高、低速下進(jìn)行空載和負(fù)載試運(yùn)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際試運(yùn)，電機(jī)溫度和振動(dòng)數(shù)據(jù)與改造前比較無(wú)明顯差異，循環(huán)水泵低速運(yùn)行電流和功率小于高速，循環(huán)水流量、機(jī)組背壓數(shù)據(jù)與計(jì)算值基本一致。

5 改造節(jié)能效果估算

循環(huán)水泵雙速改造后，可根據(jù)海水溫度變化情況選擇運(yùn)行方式，目前綏電循環(huán)水系統(tǒng)采用2種運(yùn)行方式，即冷季運(yùn)行2臺(tái)低速泵，另一臺(tái)泵高速備用，熱季運(yùn)行3臺(tái)高速泵，其它運(yùn)行方式還在逐步摸索試驗(yàn)中。

根據(jù)當(dāng)?shù)睾Ｋ疁囟葘?shí)際變化情況，每年有5個(gè)月的時(shí)間海水溫度低于10℃，低速泵的運(yùn)行平均功率比高速泵低570kW左右，通過(guò)計(jì)算可知，單臺(tái)機(jī)組每年可節(jié)約廠(chǎng)用電4.1×106kW.h，年直接經(jīng)濟(jì)效益123.12萬(wàn)元。每臺(tái)電機(jī)的改造和現(xiàn)場(chǎng)施工費(fèi)用不超過(guò)30萬(wàn)元，2臺(tái)循環(huán)水泵雙速改造后低速運(yùn)行2.5月可收回成本，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

6 結(jié)束語(yǔ)

電機(jī)雙速改造適用于無(wú)需頻繁調(diào)整轉(zhuǎn)速的大功率電機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、投資少、維護(hù)方便、設(shè)備運(yùn)行可靠性高、節(jié)能效果顯著。缺點(diǎn)是調(diào)速范圍小，需要停電才能切換。

對(duì)于火力發(fā)電企業(yè)，在節(jié)能減排、電力市場(chǎng)供大于求和逐步市場(chǎng)化的多重壓力下，企業(yè)的生存空間和盈利能力面臨巨大的考驗(yàn)。為提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和盈利能力，今后需要加大節(jié)能降耗的研究和實(shí)施力度，不斷的通過(guò)內(nèi)部挖潛，努力降低生產(chǎn)成本從而提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙君有等.電機(jī)學(xué)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2012.

[2]中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).旋轉(zhuǎn)電機(jī)定額和性能：GB755-2008[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[3]吳明強(qiáng).泵與風(fēng)機(jī)的節(jié)能技術(shù)[M]. 北京：水利電力出版社，2007.

[4]王寒棟.泵與風(fēng)機(jī) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

作者簡(jiǎn)介：張宗庭（1986-），男，學(xué)士，工程師，從事火力發(fā)電廠(chǎng)電氣設(shè)備管理工作。E-mail：403318215@qq.com。