蔣　勇　王　軍　程秀芝

[摘要]文章闡述了循環(huán)水泵電機(jī)雙速改造在大唐淮北發(fā)電廠的應(yīng)用，介紹了改造后的試驗(yàn)情況，并著重對(duì)改造前后的效能和節(jié)電情況進(jìn)行了分析與對(duì)比。結(jié)果表明，對(duì)循環(huán)水泵進(jìn)行雙速改造，不僅提高了循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)節(jié)的靈活性，而且投資省，節(jié)能效果顯著，降低了廠用電量，帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，為電力企業(yè)的“節(jié)能減排”工作取得了較成功的經(jīng)驗(yàn)，據(jù)有重要的推廣價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]循環(huán)水泵調(diào)速分析節(jié)能

0引言

大唐淮北發(fā)電廠8號(hào)機(jī)組投產(chǎn)于2005年8月，汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)，型號(hào)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(jī)組。機(jī)組配備兩臺(tái)1400KLA-31型循環(huán)水泵，屬立式斜流泵結(jié)構(gòu)形式。與循環(huán)水泵配套的電機(jī)為YLKS800-10型，額定功率1700kW，電壓6kV，額定電流200A。

8號(hào)機(jī)組經(jīng)過一年的運(yùn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其所配備的循環(huán)水泵運(yùn)行性能不夠理想，加上與循環(huán)水泵配套的單速電機(jī)在運(yùn)行中轉(zhuǎn)速恒定，運(yùn)行方式單一，機(jī)組的循環(huán)水量不能根據(jù)運(yùn)行工況進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整，電能浪費(fèi)嚴(yán)重、設(shè)備效率偏低，尤其是在低負(fù)荷或較冷季節(jié)運(yùn)行時(shí)，這種狀況更加不利于提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。為響應(yīng)國(guó)家“節(jié)能減排”政策，廠部于2006年提出將此項(xiàng)工作作為研究重點(diǎn)，商討對(duì)循環(huán)水泵電機(jī)進(jìn)行調(diào)速改造，使之能夠根據(jù)機(jī)組運(yùn)行工況調(diào)控轉(zhuǎn)速，有效提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)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(diào)節(jié)裝置和對(duì)電機(jī)進(jìn)行雙速改造。

第一種：加裝高壓變頻器對(duì)循環(huán)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)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(diǎn)是調(diào)速作用明顯，但費(fèi)用投入大，施工工期長(zhǎng)。

第二種：將循環(huán)水泵電機(jī)進(jìn)行變極改造(10極改為10／12極雙速)。這種方法是利用電機(jī)本身?xiàng)l件，將電機(jī)進(jìn)行單速改雙速，經(jīng)驗(yàn)成熟且費(fèi)用低、工期短，但帶來的經(jīng)濟(jì)效益不如變頻裝置。

上述兩種改造方法都能做到對(duì)循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)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(duì)8號(hào)機(jī)組設(shè)備運(yùn)行年限和工程造價(jià)等情況，認(rèn)為第二種方法比較符合我廠實(shí)際，決定對(duì)8號(hào)機(jī)組循環(huán)水泵電機(jī)采取單速改雙速的改造方案。

2007年1月，結(jié)合8號(hào)機(jī)組中修機(jī)會(huì)，按計(jì)劃將8號(hào)機(jī)組兩臺(tái)10極循環(huán)水泵電機(jī)改造為10／12極雙速電機(jī)。

2方案的實(shí)施

進(jìn)行電機(jī)單速改雙速改造，是利用電機(jī)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(jí)的情況下，將電機(jī)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(jī)內(nèi)部繞組接線方式(在電機(jī)附加接線盒中進(jìn)行極相組連接)，形成595／495r／min兩種轉(zhuǎn)速，達(dá)到改變循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速的目的。

8號(hào)機(jī)組循環(huán)水泵電機(jī)改造前、后數(shù)據(jù)對(duì)照見表1。

3改造后的試驗(yàn)及效能分析

(1)循環(huán)水泵電機(jī)在單速改雙速后即投入運(yùn)行，為了驗(yàn)證循環(huán)水泵在電機(jī)改造后運(yùn)行的實(shí)際效果，淮北發(fā)電廠在2008年2月下旬，委托安徽省電力科學(xué)研究院到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電機(jī)改造效果進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)方案中將循環(huán)水泵運(yùn)行方式分為甲泵低速運(yùn)行、甲泵高速運(yùn)行、甲乙泵低速并聯(lián)運(yùn)行、甲乙泵高速并聯(lián)運(yùn)行、甲泵低速乙泵高速并聯(lián)運(yùn)行、甲泵高速乙泵低速并聯(lián)運(yùn)行、乙泵低速運(yùn)行、乙泵高速運(yùn)行等8種工況進(jìn)行(見表2)。

從試驗(yàn)測(cè)量及計(jì)算數(shù)據(jù)匯總表的結(jié)果可以看出，循環(huán)水泵電機(jī)單速改雙速運(yùn)行，高速結(jié)合低速并聯(lián)運(yùn)行對(duì)提高機(jī)組效益明顯，電機(jī)改造效果理想。這是因?yàn)殡姍C(jī)在低速運(yùn)行中，經(jīng)改造后的電機(jī)額定功率只有1400kW，比原高速運(yùn)行時(shí)的電機(jī)額定功率1700kW減少300kW，耗電量明顯降低。另外，經(jīng)對(duì)試驗(yàn)測(cè)量及計(jì)算數(shù)據(jù)分析認(rèn)為，循環(huán)水泵在低速運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行效率明顯高于高速運(yùn)行，分析原因是由于該循環(huán)水泵在選型時(shí)對(duì)揚(yáng)程選擇過大，使循環(huán)水泵的實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離水泵設(shè)計(jì)工作點(diǎn)，當(dāng)降低轉(zhuǎn)速運(yùn)行相當(dāng)于降低了水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程。

(2)電機(jī)改造前、后效能分析(參照省電科院試驗(yàn)測(cè)量及計(jì)算數(shù)據(jù)匯總表數(shù)據(jù)整理)

選擇8號(hào)機(jī)組兩臺(tái)循環(huán)水泵改造前具有代表性的運(yùn)行方式為：春、夏、秋三季兩臺(tái)泵高速并列運(yùn)行4000h，冬季一臺(tái)高速運(yùn)行2000h(按全年運(yùn)行6000h計(jì)算)。

春、夏、秋季兩臺(tái)水泵高速運(yùn)行：

(1620+1707)×4000=13308000(kW·h)。

冬季1臺(tái)水泵高速運(yùn)行：

1515×2000=3030000(kW·h)。

循環(huán)水泵改造前全年用電量合計(jì)：

13308000+3030000=16338000(kW·h)。

在對(duì)循環(huán)水泵電機(jī)進(jìn)行改造后，通過調(diào)整循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速，可組合為5種運(yùn)行方式：即雙高速、高低速、雙低速、單高速、單低速。運(yùn)行時(shí)可根據(jù)循環(huán)水溫、機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行靈活選擇(由于甲循環(huán)水泵存在缺陷，未進(jìn)行雙低速長(zhǎng)期運(yùn)行試驗(yàn))。

如還是按機(jī)組全年運(yùn)行6000h考慮，循環(huán)水泵運(yùn)行方式按照4種來組合進(jìn)行，夏季兩臺(tái)泵高速運(yùn)行2000h(2.8個(gè)月)，春、秋季一臺(tái)泵高速與一臺(tái)低速并列運(yùn)行2000h(1.4個(gè)月)，冬季一臺(tái)泵高速運(yùn)行2000h，則：

夏季兩臺(tái)水泵高速運(yùn)行：

(1620+1707)×2000=6654000(kkW·h)

春、秋季水泵1臺(tái)高速1臺(tái)低速運(yùn)行：

(1512+1107)×2000=5238000(kW·h)

冬季1臺(tái)水泵高速運(yùn)行：

1512×2000=3024000(kW·h)

改造后循環(huán)水泵用電量合計(jì)：

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

循環(huán)水泵電機(jī)改造后節(jié)省電量：

16338000-14916000=1422000(kW·h)

如按每度電價(jià)O.36元計(jì)算，可節(jié)約費(fèi)用為：

1422000×0.36=51 1920(元)

(3)對(duì)投資回報(bào)等指標(biāo)的分析計(jì)算：8號(hào)機(jī)甲、乙兩臺(tái)循環(huán)水泵電機(jī)雙速改造投資共計(jì)26萬元，按上述計(jì)算方法，當(dāng)年可收回設(shè)備改造投資。

從改造后的試驗(yàn)測(cè)量及計(jì)算數(shù)據(jù)匯總結(jié)果看，各種試驗(yàn)工況下的運(yùn)行效率均比改造前有了較大幅度的提高，循環(huán)水泵可根據(jù)機(jī)組負(fù)荷狀況和季節(jié)特征進(jìn)行各種運(yùn)行方式組合。如能在春、秋季保持2臺(tái)水泵低速運(yùn)行、冬季保持l臺(tái)水泵低速運(yùn)行，取得的經(jīng)濟(jì)效益將更為顯著。

由于循環(huán)水泵本身的性能問題，使水泵整體效率變差，特別是甲循環(huán)水泵效率過低。試驗(yàn)結(jié)果分析認(rèn)為循環(huán)水泵有進(jìn)一步改造的必要，專家建議：如改造循環(huán)水泵，揚(yáng)程宜選擇在高速下(流量16000m3／h左右)26～28m，節(jié)電效益會(huì)更顯著。

4改造后循環(huán)水泵運(yùn)行中的注意事項(xiàng)

(1)8號(hào)機(jī)組經(jīng)改造的兩臺(tái)循環(huán)水泵電機(jī)，乙泵較甲泵效率高。由于甲泵存在效率低的問題，故不經(jīng)常投入使用，有待于對(duì)水泵進(jìn)行處理，以提高循環(huán)水泵的整體效能。

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

(3)因?yàn)檠h(huán)水泵在低速運(yùn)行時(shí)會(huì)使循環(huán)水揚(yáng)程偏低，可能造成發(fā)電機(jī)氫冷器中的冷卻水流量下降或斷流，這時(shí)要根據(jù)情況及時(shí)投入氫冷升壓泵運(yùn)行，保證發(fā)電機(jī)氫冷器冷卻水正常投入，不致因冷卻水流量下降或斷流對(duì)發(fā)電機(jī)造成危害。

(4)由于電機(jī)進(jìn)行雙速改造時(shí)沒有添加開關(guān)等設(shè)施，使電機(jī)不能夠在運(yùn)行中進(jìn)行轉(zhuǎn)速切換，故需要在改變轉(zhuǎn)速前先將電機(jī)停電，然后才可進(jìn)行電機(jī)內(nèi)部繞組接線聯(lián)片調(diào)整，進(jìn)行此項(xiàng)操作的時(shí)間顯得偏長(zhǎng)。

(5)循環(huán)水泵電機(jī)在改造后的試轉(zhuǎn)和運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)電機(jī)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(yùn)行溫度為73℃，改造后為84℃，高于電機(jī)制造廠規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)(報(bào)警75℃，跳閘80℃)。經(jīng)與改造廠家共同對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行檢查，沒有發(fā)現(xiàn)原因。分析可能是由于上軸承原裝測(cè)溫元件損壞后，重新更換的元件與原測(cè)溫元件型號(hào)不符有很大關(guān)系。經(jīng)與電機(jī)制造廠專家協(xié)商研究，將循環(huán)水泵電機(jī)推力軸承溫度報(bào)警值調(diào)整到88℃、將跳閘值調(diào)整到95℃。將循環(huán)水泵電機(jī)推力軸承運(yùn)行在規(guī)定的范圍內(nèi)，值得注意的是要在夏季高溫季節(jié)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)這方面的監(jiān)視。

5結(jié)束語

火力發(fā)電廠節(jié)約廠用電是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、艱苦的工作，本次改造工作經(jīng)過對(duì)8號(hào)機(jī)組兩臺(tái)循環(huán)水泵電機(jī)雙速改造，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，實(shí)踐證明本次改造工作是成功的，是電廠節(jié)能降耗的一個(gè)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6kV主要輔機(jī)各項(xiàng)技術(shù)改造工作。