鮑金春

(內(nèi)蒙古華電輝騰錫勒風力發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

0 引言

華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭發(fā)電分公司目前裝機容量2×600 MW機組，每臺機組配置2臺循環(huán)水泵，循環(huán)水泵出口電動門采用蝶閥控制，只能全開或全關，循環(huán)水流量通過改變運行水泵的數(shù)量進行調(diào)節(jié)和控制。由于北方地區(qū)不同季節(jié)溫差較大，經(jīng)常會出現(xiàn)運行1臺循環(huán)水泵運行不能滿足機組冷卻用水需要，運行2臺循環(huán)水泵會造成循環(huán)水浪費的情況，并導致廠用電率、發(fā)電煤耗升高和發(fā)電成本增加。因此，如何調(diào)節(jié)循環(huán)水泵的運行方式及轉(zhuǎn)速成為循環(huán)水泵節(jié)能改造所面臨的課題。華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭分公司對#1，#2發(fā)電機循環(huán)水泵電機進行了變速改造。

就目前電廠循環(huán)水實際運行情況來看，開1臺循環(huán)水泵水量少且開2臺循環(huán)水泵水量多的情況長期存在，由于受到水泵出口電動門的限制，機組冬季全天、春季、秋季的后夜及低負荷工況時，運行1臺循環(huán)水泵就可滿足運行需要，單臺循環(huán)水泵運行時間按每年平均180 d計算，2臺循環(huán)水泵運行時間150 d。通過改造，在滿足機組運行所需真空的條件下，既可較大幅度地降低廠用電率及電動機的功率損耗，又可達到最有利真空的控制目的，從而達到改善運行工況和節(jié)能降耗之目的。

1 雙速電機應用原理

由離心泵相似定律知，在不大范圍內(nèi)改變泵的轉(zhuǎn)速，泵的效率近似不變，其性能近似關系為

式中:qV1，qV2為體積流量;n1，n2為轉(zhuǎn)速;H1，H2為揚程;P1，P2為功率。

循環(huán)水泵電機YKSL3000－16/2150－1改造成雙速16/18極電機后，當18極運行時，其輸入功率可減少30%。若高速16極運行時為3 000 kW的話，則在18極運行時只需要2 100 kW，可節(jié)約900 kW。通過改變電機轉(zhuǎn)速的節(jié)能效果比提高風機和水泵的節(jié)能效果要好。

2 電機改造的必要性

隨著異步電機變極調(diào)速技術(shù)的進一步發(fā)展，市場上已研制出了低速高效雙速電機，循環(huán)水泵配用雙速電機驅(qū)動，可增加循環(huán)水量的靈活性，滿足不同季節(jié)的供水需要，避免運行泵工作點的嚴重偏移，提高泵的運行效率，收到顯著的效果。

(1)設計方案先進。采用計算機電磁方案程序設計，對節(jié)能雙速電機高、低2個速度的磁負荷基本一樣，在高、低2種速度下電機5個性能指標(功率因數(shù)、效率、最大轉(zhuǎn)矩、啟動轉(zhuǎn)矩、啟動電流)均達到了相應單速電動機的標準值。其低速狀態(tài)下發(fā)熱因數(shù)比高速時低20%以上，溫升更低，運轉(zhuǎn)更可靠。

(2)操作簡單且方便。風機、水泵電機所帶負載受氣溫的影響，如冬季可用低速、夏季可用高速，1年對電機只需改變2次極，操作時，只需將電機出線盒聯(lián)接片換接即可達到電機變極之目的。

(3)改造成本低且周期短。電機節(jié)能雙速改造的成本最低，即使全部更換定子繞組，也只需原電機售價的50%左右，成本僅為變頻調(diào)速設備的10%左右，它不需要另購附加設備及控制設備。電網(wǎng)附加損耗降低，系統(tǒng)效率高，電機改造周期為20 d左右，故成本低、周期短、經(jīng)濟效益好。

(4)可靠性高。

1)雙速電機結(jié)構(gòu)與普通常規(guī)單速鼠籠型電機相同，故其結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，使用壽命長。

2)與其他變頻調(diào)速、串極調(diào)速等節(jié)能電機系統(tǒng)相比，它具有使用可靠性高的特點。

3)通過對電機節(jié)能改造，還可以將電機運行中出現(xiàn)的其他故障一次性加以改造解決。若絕緣老化，可通過更換新繞組的方法來提高電機使用壽命;還可以對電機進行漏油改造;也可以對下機架軸瓦改軸承進行結(jié)構(gòu)改造。

3 雙速電機改造效果

華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭分公司#4循環(huán)水泵電機進行雙速改造于2009年9月26日完成，華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭分公司的循環(huán)泵改造為高低速運行，高速為16極(372轉(zhuǎn))與改造前參數(shù)一致，低速為18極(330轉(zhuǎn))。2009年9月28—30日進行了試運行，其中包括電機高、低速試運行和循環(huán)水泵的高、低速試運行。試運效果良好，節(jié)能效果明顯。#4循環(huán)水泵電機試驗數(shù)據(jù)見表1。

技術(shù)改造后，循環(huán)水泵電機(單泵)在高速運行時電流為360 A，改為低速運行時，在保證機組穩(wěn)定運行的情況下，低速(單泵)運行時電流為265 A，電流下降了95 A，節(jié)約功率約830 kW。

表1 #4循環(huán)水泵電機試驗數(shù)據(jù)

4 循環(huán)水泵應用雙速電機驅(qū)動的經(jīng)濟性分析

(1)循環(huán)水泵應用雙速電機驅(qū)動的經(jīng)濟性取決于循環(huán)水泵的運行方式。技術(shù)改造前，具有代表性的運行方式為冬季3個月和春季、秋季4個月采用單泵運行，夏季的5個月采用雙泵運行。

循環(huán)水泵雙速改造后，冬季3個月采用低速運行，春季、秋季4個月采用高速單泵運行，夏季5個月采用雙泵高、低速配合運行。

(2)改造后節(jié)能分析。循環(huán)水泵電機改造后，按照正常運行時的功率進行計算，日節(jié)省電量24×830=19 920(kW·h)，日節(jié)省費用(按上網(wǎng)電價0.25元/(kW·h)計 算)0.25 × 19 920=4980(元)。

按1年30%時間18極低速運行計算:1年可節(jié)約的電量為 19 920×365×0.3=218.124(萬kW·h);1年可節(jié)約電費19 920×365×0.3×0.25=54.531(萬元)。

5 結(jié)論

經(jīng)過對比可以得出結(jié)論:循環(huán)水泵異步電機由原16極改為18極后，循環(huán)水泵可利用轉(zhuǎn)速差不大的雙速電動機驅(qū)動，在不同季節(jié)、不同負荷、不同氣象條件下選擇不同驅(qū)動轉(zhuǎn)速，以達到調(diào)節(jié)供水量和節(jié)能降耗之目的，節(jié)能效果明顯。同時，它還具有電機啟動時間短、啟動電流小、電機振動小、噪聲小、溫升低及控制簡單的優(yōu)點。