綏中電廠1000MW機組循環(huán)水泵雙速改造研究與應用

摘要：針對1000MW機組循環(huán)水泵耗電量高的問題，提出對循環(huán)水泵進行雙速改造方案。對改造潛力進行評估，介紹了循環(huán)水泵雙速改造原理、實施情況和節(jié)能效果。通過改造，將16級循環(huán)水泵電機改為16/18級，使電機具有372r/min和331r/min兩種轉速，電機低速帶負載運行功率較高速運行降低570kW，節(jié)能效果顯著，對節(jié)能降耗具有重要意義。

關鍵詞：發(fā)電廠;循環(huán)水泵;雙速;改造;節(jié)能;電動機

引言

廠用電率是發(fā)電機組運行的重要指標，廠用電率的高低直接影響機組運行的經濟性和市場競爭力。在1000MW機組中，廠用電量的60%～70%被電動機消耗，因此，電動機的節(jié)能運行是降低廠用電率的有效手段。而循環(huán)水泵電機雙速改造因其改造成本低、維護量小、運行可靠、節(jié)能效果顯著等優(yōu)勢被廣泛應用。綏中發(fā)電有限責任公司（以下簡稱綏電）地處東北地區(qū)，海水溫度受季節(jié)因素影響較大，運行經濟性差。通過對循環(huán)水泵運行特性、機組背壓、海水溫度及運行經濟性分析，循環(huán)水泵具有較大的節(jié)能改造潛力，對循環(huán)泵進行雙速改造，可取得良好的節(jié)能效果。

1 循環(huán)水系統(tǒng)簡介

綏電二期3、4號1000MW機組為超超臨界燃煤機組，汽輪機凝汽器采用單元制海水直流供水冷卻，每臺機組配置3臺定速循環(huán)水泵。為確保機組運行安全，冷季（海水溫度低于10℃）循環(huán)水系統(tǒng)運行2臺泵，熱季運行3臺泵。冷季2臺循環(huán)水泵運行時，循環(huán)水總供水量過大，水泵耗電量高，運行不經濟。

2 循環(huán)水泵雙速改造節(jié)能原理

根據泵類流體定律，泵的轉速與流量、揚程、和軸功率關系，當電機的轉速降低時，泵的流量成正比關系下降，揚程成平方關系下降，軸功率成三次方關系下降。因此，降低電機轉速可大幅降低泵的軸功率。

對于鼠籠型三相異步電動機，電機轉速與級對數(shù)的關系式為：

式中：f為頻率，Hz;p為級對數(shù)，s為轉差率。

若將16級電動機改為16/18級，電機在18極運行時，水泵流量為16極的0.89倍，揚程為16極的0.79倍，軸功率為16極的0.7倍，相當于水泵流量減少11%時，電機輸出功率可減少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組運行安全，又要兼顧循環(huán)水泵運行效率和節(jié)能效果，以下對循環(huán)水泵雙速改造潛力進行分析。

3.1 循環(huán)水泵并聯(lián)運行特性分析

根據水泵并聯(lián)工作原理可知，循環(huán)水泵并聯(lián)運行時，各泵運行的揚程彼此相等總流量為每臺泵輸送流量之和。對于高、低速水泵并聯(lián)運行來說，高、低速水泵并聯(lián)運行的條件是兩臺水泵并聯(lián)的揚程特性曲線和管路特性曲線有交點，即在管路系統(tǒng)中存在高、低速循環(huán)水泵并聯(lián)運行的工作點

3.2 節(jié)能效益分析

基于上一年3號機組運行工況和循環(huán)水泵耗電量統(tǒng)計，在滿足機組安全運行的前提下，對循環(huán)水泵雙速改造的節(jié)能效益分析如下：（成本電價按300元/MW.h計算）

單臺機組改造1臺循環(huán)水泵時，年可節(jié)約廠用電1.85×106kW.h，年節(jié)約費用55.55萬元。單臺機組改造2臺循環(huán)水泵時，年可節(jié)約廠用電3.11×106kW.h，年節(jié)約費用93.24萬元。

4 改造實施情況

2019年4月，綏電利用3號機組C修機會，對3號機組的32、33號循環(huán)水泵電機進行雙速改造。電機改造由專業(yè)廠家實施，電機絕緣等級、防護等級、冷卻方式及主體結構不改變，僅更換電機定子繞組，并在電機出線盒側加裝變速接線盒，通過手動改變接線盒中接線板連接方式實現(xiàn)電機高、低速切換。由于電機低速時采用△接線，且電機功率小于2000kW，電機低速運行時退出差動保護。

改造后嚴格按照新電機標準進行交接驗收，并對每臺電機分別在高、低速下進行空載和負載試運。經現(xiàn)場實際試運，電機溫度和振動數(shù)據與改造前比較無明顯差異，循環(huán)水泵低速運行電流和功率小于高速，循環(huán)水流量、機組背壓數(shù)據與計算值基本一致。

5 改造節(jié)能效果估算

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

根據當?shù)睾Ｋ疁囟葘嶋H變化情況，每年有5個月的時間海水溫度低于10℃，低速泵的運行平均功率比高速泵低570kW左右，通過計算可知，單臺機組每年可節(jié)約廠用電4.1×106kW.h，年直接經濟效益123.12萬元。每臺電機的改造和現(xiàn)場施工費用不超過30萬元，2臺循環(huán)水泵雙速改造后低速運行2.5月可收回成本，經濟效益十分可觀。

6 結束語

電機雙速改造適用于無需頻繁調整轉速的大功率電機，其優(yōu)點是技術成熟、投資少、維護方便、設備運行可靠性高、節(jié)能效果顯著。缺點是調速范圍小，需要停電才能切換。

對于火力發(fā)電企業(yè)，在節(jié)能減排、電力市場供大于求和逐步市場化的多重壓力下，企業(yè)的生存空間和盈利能力面臨巨大的考驗。為提高企業(yè)的競爭力和盈利能力，今后需要加大節(jié)能降耗的研究和實施力度，不斷的通過內部挖潛，努力降低生產成本從而提高市場競爭力。

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作者簡介：張宗庭（1986-），男，學士，工程師，從事火力發(fā)電廠電氣設備管理工作。E-mail：403318215@qq.com。