循环水泵电机双速改造效能分析

蒋 勇 王 军 程秀芝

作者通联：大唐淮北发电厂生产技术（设备管理）部 安徽淮北市濉溪路8号 235000

E-mail：sgbin@cdt-hb.com

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，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，决定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

目前，较为常用的改造方法有两种，即：①加装高压变频器对循环水泵电机转速进行调速控制。这种方法需添加变频设备，优点是调速作用明显，但费用投入大，施工工期长。②将循环水泵电机进行变极改造（10极改为10／12极双速），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对循环水泵的转速进行调控，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，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）。

表1 8号机组循环水泵电机改造前、后数据

从表2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。因经改造后的电机低速运行时额定功率为1400kW，比原高速运行时的额定功率1700kW减少300kW，耗电量明显降低。对表2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，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，降低转速运行相当于降低了水泵的设计扬程。

表2 试验测量及计算数据汇总表（部分）

（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，即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=13308000kW·h。

冬季1台水泵高速运行：1515×2000=3030000kW·h。

循环水泵改造前全年用电量合计：13308000+3030000=16338000kW·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=6654000kW·h。

春秋季水泵 1高速 1低速运行：（1512+1107）×2000=5238000kW·h。

冬季1台水泵高速运行：1512×2000=3024000kW·h。

改造后循环水泵用电量合计：6654000+5238000+3024000=14916000kW·h。

循环水泵电机改造后节省电量：16338000-14916000=1422000kW·h。

如按每度电价0.36元计算，可节约费用为：1422000×0.36=511920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。

从表2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1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未增加开关等设施，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为84℃，比改造前73℃高，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，未发现原因。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℃。现循环水泵电机推力轴承运行在规定的范围内，夏季高温季节时应加强这方面的监视。