循环水泵技改节能分析

黄艳

【摘 要】本文针对鹤煤热电厂循环水系统运行全年的运行工况，着重对循环水泵运行工况进行了分析，通过对循环泵叶轮扩容及电机的双速改造，提高了循环泵的工作效率，增加了循环水系统调节的灵活性，节能效果显著。

【关键词】叶轮；双速；节能

0 概况

随着电力体制改革的逐步深化，厂网分开和竞价上网成为必然趋势，发电厂改制为发电有限公司，成为独立核算、自负盈亏的经济实体。面对这一新形势，如何进一步深化发电厂的节能工作，是摆在每个发电企业面前的课题。在市场经济条件下，发电厂为了提高企业的经济效益，积极参与发电市场竞争，综合发电成本是企业的竞争能力的主要指标。发电厂节能工作的主要目的就是降低企业的综合发电成本，为企业获取最大利润。

其中循环水泵是电厂仅次于给水泵的耗电设备。因此，对循环水泵的改造不仅可以提高机组效率，同时可以降低厂用电率。对提高发电厂经济性有着举足轻重的作用。

循环水采用单元制供水的机组进行循环水泵的双速改造，根据季节的变化采用灵活运行方式，即在夏季，双泵高速运行；冬季，双泵低速运行；春秋季，一泵高速、一泵低速的运行方式。这样，既可以满足不同季节循环水流量的要求，又可以在环境温度较低的情况下起到节约厂用电、降低综合发电成本的作用。而鹤煤热电厂为供热机组，冬季从11月15日至次年3月15日共四个月为供热期，这段期间低压缸排汽量比较小，所以用来冷却排汽的循环水量就可以适当的减小，因此鹤煤热电厂循环水泵进行双速改造节能潜力比较大。

另外，由于我厂循环水未采用深井水，所以夏季气温高的时候就会出现由于循环水温高而使得机组真空低影响增加负荷的情况，因此，除了解决冬季循环水泵能量浪费的同时我们也考虑了循环水泵叶轮进行改造的可能性。为此我们专门与循环水泵生产厂家山东鲁能节能设备开发有限公司进行了联系，生产厂家根据我厂机组实际情况核算认为改造是可行的。

1 项目的确立

鹤煤热电厂总装机容量2×135MW机组，每组机动配置两台循环泵，其出口节门采用蝶阀，只有全开全关两个位置，冷却水流量的调节采用开泵台数进行控制，由于季节温差大，日常出现开一台流量不够，开两台流量过大的情况，既浪费大量电能又浪费水资源，致使厂用电率高，发电煤耗高，发电成本高，选择合适的调速方式对循环水泵进行节能改造成为当务之急。

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。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，针对鹤煤热电厂设备运行状况及工程造价等情况，认为第二种方法比较符合鹤煤热电厂实际，决定对两台机组给一台进行单速改双速的改造方案。

改造时对两台机组各一台循环泵电机进行了变速改造，同时将四台循环水泵的叶轮均进行了更换，在保证其他零部件基本不变的前提下，增加叶轮直径、优化进出口角度、增加通流面积，提高水泵的流量和压力。提高叶片的光洁度、减薄和优化叶片进口型线，提高水泵的抗汽蚀性能。

2 双速电机的应用原理

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750/600rpm两种转速，达到改变循环水泵转速的目的。

根据离心泵相似定律，在一定范围内改变泵的转速，泵的效率近似不变，其性能近似关系式为：

Q1/Q2=n1/n2 ，H1/H2=（n1/n2）2，P1/P2=（n1/n2）3

其中Q1.H1.P1.Q2.H2.P2分别表示在转速n1和n2情况下水泵的流量、扬程和所需的轴功率。

根据上述关系式，若将710kW 8P循泵电动机改为8/10P双速电动机，则电机在10极运行时，水泵流量为8极运行时的0.80倍，扬程为8极运行时的0.64倍，轴功率为8极运行时的0.51倍，相当于水泵流量减少20%时，电机输出功率可减少49%。因此，采用转速差不大的相邻极数的双速电动机驱动水泵，根据各季节水温的变化选择驱动转速，调节供水量，能有效的节约电能。

3 泵体改造方案

每机一台循环水泵电机改造为双速，即高速同步转速为750rpm，低速同步转速为600rpm，冬季供热最冷季节泵低速运行，以节省厂用电。

将两台机四台循环泵全部叶轮进行更换，提高夏季供水流量。改造后基本参数为：

转速 750rpm 600 rpm

流量 10000m3/h 7500m3/h

扬程 21m 14m

轴功率 670kW 350kW

在保证其他零部件基本不变的前提下，增加叶轮直径、优化进出口角度、增加通流面积，提高水泵的流量和压力。提高叶片的光洁度、减薄和优化叶片进口型线，提高水泵的抗汽蚀性能。

改进密封状况：针对泵的特点，在密封环部位加装密封条，减少内部密封泄漏，提高水泵的运行效率。

4 改造费用

循环水泵不锈钢叶轮，单价13.5万元，共计54万元。

双速电机改造，单台7.5万元，共计15万元。

焊条等辅材费用总计1万元，工程安装及人工费10万元，工程总费用为80万元。

5 成本回收周期

改造总费用大约80万元，根据经济效益分析可知循环水泵改造后年收益约190万余元。回收周期为80÷（190÷12）=5.05

综上所述，改造全部投资费用80万元，五个多月即可收回全部投资。

6 循环水泵技术改造后的经济性分析

提高机组真空前后经济效益对比机组改造后从运行情况来分析可知，由于冬季机组真空已经相当高，故不做考虑。而在5-9月份期间，由于四台循环水泵叶轮均进行了更换，使得循环水泵增加，提高了凝汽器的冷却效果，机组循环水回水温度明显下降，可达到2-3℃，同时，机组真空比改造前同阶段相比平均提高0.9KPa。使得机组效率有了很大的提高。

根据135MW火电机组参数变化对煤耗影响的情况看，机组真空每变化1KPa对煤耗影响为3.7g，鹤煤热电厂全年平均负荷为120MW，由此可以算出循环水泵改造后由于真空提高节省的标煤量。

5个月总运行小时：

5×30×24=3600小时，

每小时两台机组共发电量：

120000kW×2=240000kW，也就是两台机组每小时发电为240000度。

综上可知，这五个月共节煤量（折合为标煤）为：

3600×240000×3.7×0.9=2877120000g=2877.12t

7 结束语

综上所述，鹤煤热电厂循环水泵经过叶轮更换、电机双速改造后经济效益显著，每年可发电可节省标煤2877.12t，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，使鹤煤热电厂的机组效率得到了进一步的提高，为鹤煤热电厂实现达到同行业同类型机组平均以上水平的目标增加了砝码。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，继续开展以节能降耗为目的的科技创新工作。

[责任编辑：田吉捷]