循環(huán)水泵技改節(jié)能分析

黃艷

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

【關(guān)鍵詞】葉輪；雙速；節(jié)能

0 概況

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

其中循環(huán)水泵是電廠僅次于給水泵的耗電設(shè)備。因此，對循環(huán)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(fā)電廠經(jīng)濟性有著舉足輕重的作用。

循環(huán)水采用單元制供水的機組進行循環(huán)水泵的雙速改造，根據(jù)季節(jié)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(jié)循環(huán)水流量的要求，又可以在環(huán)境溫度較低的情況下起到節(jié)約廠用電、降低綜合發(fā)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(huán)水量就可以適當(dāng)?shù)臏p小，因此鶴煤熱電廠循環(huán)水泵進行雙速改造節(jié)能潛力比較大。

另外，由于我廠循環(huán)水未采用深井水，所以夏季氣溫高的時候就會出現(xiàn)由于循環(huán)水溫高而使得機組真空低影響增加負(fù)荷的情況，因此，除了解決冬季循環(huán)水泵能量浪費的同時我們也考慮了循環(huán)水泵葉輪進行改造的可能性。為此我們專門與循環(huán)水泵生產(chǎn)廠家山東魯能節(jié)能設(shè)備開發(fā)有限公司進行了聯(lián)系，生產(chǎn)廠家根據(jù)我廠機組實際情況核算認(rèn)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(huán)泵，其出口節(jié)門采用蝶閥，只有全開全關(guān)兩個位置，冷卻水流量的調(diào)節(jié)采用開泵臺數(shù)進行控制，由于季節(jié)溫差大，日常出現(xiàn)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(fā)電煤耗高，發(fā)電成本高，選擇合適的調(diào)速方式對循環(huán)水泵進行節(jié)能改造成為當(dāng)務(wù)之急。

目前，較為常用的改造方法有兩種，即加裝變頻調(diào)節(jié)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(huán)水泵電機轉(zhuǎn)速進行調(diào)速控制。這種方法是要添加變頻設(shè)備，設(shè)備的優(yōu)點是調(diào)速作用明顯，但費用投入大，施工工期長。

第二種：將循環(huán)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(jīng)驗成熟且費用低、工期短，但帶來的經(jīng)濟效益不如變頻裝置

上述兩種改造方法都能做到對循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速進行調(diào)控，保證在改造后的循環(huán)水泵的可調(diào)性能夠提高，達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)。

經(jīng)充分論證和分析，針對鶴煤熱電廠設(shè)備運行狀況及工程造價等情況，認(rèn)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(huán)泵電機進行了變速改造，同時將四臺循環(huán)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(yōu)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(yōu)化葉片進口型線，提高水泵的抗汽蝕性能。

2 雙速電機的應(yīng)用原理

進行電機單速改雙速改造，是利用電機原有繞組結(jié)構(gòu)，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(nèi)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(zhuǎn)速，達(dá)到改變循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速的目的。

根據(jù)離心泵相似定律，在一定范圍內(nèi)改變泵的轉(zhuǎn)速，泵的效率近似不變，其性能近似關(guān)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(zhuǎn)速n1和n2情況下水泵的流量、揚程和所需的軸功率。

根據(jù)上述關(guān)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(dāng)于水泵流量減少20%時，電機輸出功率可減少49%。因此，采用轉(zhuǎn)速差不大的相鄰極數(shù)的雙速電動機驅(qū)動水泵，根據(jù)各季節(jié)水溫的變化選擇驅(qū)動轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)供水量，能有效的節(jié)約電能。

3 泵體改造方案

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

將兩臺機四臺循環(huán)泵全部葉輪進行更換，提高夏季供水流量。改造后基本參數(shù)為：

轉(zhuǎn)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(yōu)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(yōu)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(huán)部位加裝密封條，減少內(nèi)部密封泄漏，提高水泵的運行效率。

4 改造費用

循環(huán)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(jù)經(jīng)濟效益分析可知循環(huán)水泵改造后年收益約190萬余元?；厥罩芷跒?0÷（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(huán)水泵技術(shù)改造后的經(jīng)濟性分析

提高機組真空前后經(jīng)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(jīng)相當(dāng)高，故不做考慮。而在5-9月份期間，由于四臺循環(huán)水泵葉輪均進行了更換，使得循環(huán)水泵增加，提高了凝汽器的冷卻效果，機組循環(huán)水回水溫度明顯下降，可達(dá)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(jù)135MW火電機組參數(shù)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(fù)荷為120MW，由此可以算出循環(huán)水泵改造后由于真空提高節(jié)省的標(biāo)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(fā)電量：

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

綜上可知，這五個月共節(jié)煤量（折合為標(biāo)煤）為：

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

7 結(jié)束語

綜上所述，鶴煤熱電廠循環(huán)水泵經(jīng)過葉輪更換、電機雙速改造后經(jīng)濟效益顯著，每年可發(fā)電可節(jié)省標(biāo)煤2877.12t，不僅增加了循環(huán)水泵系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式的靈活性，而且取得了相當(dāng)顯著的節(jié)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(xiàn)達(dá)到同行業(yè)同類型機組平均以上水平的目標(biāo)增加了砝碼。實踐證明本次改造工作是成功的，是電廠節(jié)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(xué)新技術(shù)投入，繼續(xù)開展以節(jié)能降耗為目的的科技創(chuàng)新工作。

[責(zé)任編輯：田吉捷]