循环水泵电机双速改造效能分析

蒋　勇　王　军　程秀芝

[摘要]文章阐述了循环水泵电机双速改造在大唐淮北发电厂的应用，介绍了改造后的试验情况，并着重对改造前后的效能和节电情况进行了分析与对比。结果表明，对循环水泵进行双速改造，不仅提高了循环水系统调节的灵活性，而且投资省，节能效果显著，降低了厂用电量，带来了可观的经济效益，为电力企业的“节能减排”工作取得了较成功的经验，据有重要的推广价值。

[关键词]循环水泵调速分析节能

0引言

大唐淮北发电厂8号机组投产于2005年8月，汽轮机为东方汽轮机厂生产，型号为N210—12.7／535／535—2型，属超高压中间再热三缸二排汽冷凝式机组。机组配备两台1400KLA-31型循环水泵，属立式斜流泵结构形式。与循环水泵配套的电机为YLKS800-10型，额定功率1700kW，电压6kV，额定电流200A。

8号机组经过一年的运行检验，发现其所配备的循环水泵运行性能不够理想，加上与循环水泵配套的单速电机在运行中转速恒定，运行方式单一，机组的循环水量不能根据运行工况进行转速调整，电能浪费严重、设备效率偏低，尤其是在低负荷或较冷季节运行时，这种状况更加不利于提高机组的经济效益。为响应国家“节能减排”政策，厂部于2006年提出将此项工作作为研究重点，商讨对循环水泵电机进行调速改造，使之能够根据机组运行工况调控转速，有效提高机组经济效益。

1改造方案的确立

目前，较为常用的改造方法有两种，即加装变频调节装置和对电机进行双速改造。

第一种：加装高压变频器对循环水泵电机转速进行调速控制。这种方法是要添加变频设备，设备的优点是调速作用明显，但费用投入大，施工工期长。

第二种：将循环水泵电机进行变极改造(10极改为10／12极双速)。这种方法是利用电机本身条件，将电机进行单速改双速，经验成熟且费用低、工期短，但带来的经济效益不如变频装置。

上述两种改造方法都能做到对循环水泵的转速进行调控，保证在改造后的循环水泵的可调性能够提高，达到节能降耗的目标。经充分论证和分析，针对8号机组设备运行年限和工程造价等情况，认为第二种方法比较符合我厂实际，决定对8号机组循环水泵电机采取单速改双速的改造方案。

2007年1月，结合8号机组中修机会，按计划将8号机组两台10极循环水泵电机改造为10／12极双速电机。

2方案的实施

进行电机单速改双速改造，是利用电机原有绕组结构，在不更换定子绕组和不降低原绝缘等级的情况下，将电机原单一极相组接线拆开引出至附加接线盒中，通过改变电机内部绕组接线方式(在电机附加接线盒中进行极相组连接)，形成595／495r／min两种转速，达到改变循环水泵转速的目的。

8号机组循环水泵电机改造前、后数据对照见表1。

3改造后的试验及效能分析

(1)循环水泵电机在单速改双速后即投入运行，为了验证循环水泵在电机改造后运行的实际效果，淮北发电厂在2008年2月下旬，委托安徽省电力科学研究院到现场对电机改造效果进行试验。试验方案中将循环水泵运行方式分为甲泵低速运行、甲泵高速运行、甲乙泵低速并联运行、甲乙泵高速并联运行、甲泵低速乙泵高速并联运行、甲泵高速乙泵低速并联运行、乙泵低速运行、乙泵高速运行等8种工况进行(见表2)。

从试验测量及计算数据汇总表的结果可以看出，循环水泵电机单速改双速运行，高速结合低速并联运行对提高机组效益明显，电机改造效果理想。这是因为电机在低速运行中，经改造后的电机额定功率只有1400kW，比原高速运行时的电机额定功率1700kW减少300kW，耗电量明显降低。另外，经对试验测量及计算数据分析认为，循环水泵在低速运行时的运行效率明显高于高速运行，分析原因是由于该循环水泵在选型时对扬程选择过大，使循环水泵的实际运行点远远偏离水泵设计工作点，当降低转速运行相当于降低了水泵的设计扬程。

(2)电机改造前、后效能分析(参照省电科院试验测量及计算数据汇总表数据整理)

选择8号机组两台循环水泵改造前具有代表性的运行方式为：春、夏、秋三季两台泵高速并列运行4000h，冬季一台高速运行2000h(按全年运行6000h计算)。

春、夏、秋季两台水泵高速运行：

(1620+1707)×4000=13308000(kW·h)。

冬季1台水泵高速运行：

1515×2000=3030000(kW·h)。

循环水泵改造前全年用电量合计：

13308000+3030000=16338000(kW·h)。

在对循环水泵电机进行改造后，通过调整循环水泵的转速，可组合为5种运行方式：即双高速、高低速、双低速、单高速、单低速。运行时可根据循环水温、机组负荷进行灵活选择(由于甲循环水泵存在缺陷，未进行双低速长期运行试验)。

如还是按机组全年运行6000h考虑，循环水泵运行方式按照4种来组合进行，夏季两台泵高速运行2000h(2.8个月)，春、秋季一台泵高速与一台低速并列运行2000h(1.4个月)，冬季一台泵高速运行2000h，则：

夏季两台水泵高速运行：

(1620+1707)×2000=6654000(kkW·h)

春、秋季水泵1台高速1台低速运行：

(1512+1107)×2000=5238000(kW·h)

冬季1台水泵高速运行：

1512×2000=3024000(kW·h)

改造后循环水泵用电量合计：

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

循环水泵电机改造后节省电量：

16338000-14916000=1422000(kW·h)

如按每度电价O.36元计算，可节约费用为：

1422000×0.36=51 1920(元)

(3)对投资回报等指标的分析计算：8号机甲、乙两台循环水泵电机双速改造投资共计26万元，按上述计算方法，当年可收回设备改造投资。

从改造后的试验测量及计算数据汇总结果看，各种试验工况下的运行效率均比改造前有了较大幅度的提高，循环水泵可根据机组负荷状况和季节特征进行各种运行方式组合。如能在春、秋季保持2台水泵低速运行、冬季保持l台水泵低速运行，取得的经济效益将更为显著。

由于循环水泵本身的性能问题，使水泵整体效率变差，特别是甲循环水泵效率过低。试验结果分析认为循环水泵有进一步改造的必要，专家建议：如改造循环水泵，扬程宜选择在高速下(流量16000m3／h左右)26～28m，节电效益会更显著。

4改造后循环水泵运行中的注意事项

(1)8号机组经改造的两台循环水泵电机，乙泵较甲泵效率高。由于甲泵存在效率低的问题，故不经常投入使用，有待于对水泵进行处理，以提高循环水泵的整体效能。

(2)在冬季单台循环水泵运行时，循环水流量会比双水泵下降很大且使循环水流速降低，为保持凝汽器效率，宜投入胶球清洗装置运行。

(3)因为循环水泵在低速运行时会使循环水扬程偏低，可能造成发电机氢冷器中的冷却水流量下降或断流，这时要根据情况及时投入氢冷升压泵运行，保证发电机氢冷器冷却水正常投入，不致因冷却水流量下降或断流对发电机造成危害。

(4)由于电机进行双速改造时没有添加开关等设施，使电机不能够在运行中进行转速切换，故需要在改变转速前先将电机停电，然后才可进行电机内部绕组接线联片调整，进行此项操作的时间显得偏长。

(5)循环水泵电机在改造后的试转和运行中，发现电机上部推力轴承的温度均较改造前有显著升高。在改造前轴承运行温度为73℃，改造后为84℃，高于电机制造厂规定的标准(报警75℃，跳闸80℃)。经与改造厂家共同对此现象进行检查，没有发现原因。分析可能是由于上轴承原装测温元件损坏后，重新更换的元件与原测温元件型号不符有很大关系。经与电机制造厂专家协商研究，将循环水泵电机推力轴承温度报警值调整到88℃、将跳闸值调整到95℃。将循环水泵电机推力轴承运行在规定的范围内，值得注意的是要在夏季高温季节时应加强这方面的监视。

5结束语

火力发电厂节约厂用电是一项长期的、艰苦的工作，本次改造工作经过对8号机组两台循环水泵电机双速改造，不仅增加了循环水泵系统调节方式的灵活性，而且取得了相当显著的节能效果，实践证明本次改造工作是成功的，是电厂节能降耗的一个有效的途径，今后降低厂用电率的主要手段是加大科学新技术投入，继续开展6kV主要辅机各项技术改造工作。