电厂循环水泵电机双速改造的技术应用和节能分析

中国华电集团 山东公司 华电莱州发电有限公司 山东 莱州 261400

正文：

1 华电莱州发电有限公司1050MW机组循环水系统简介

华电莱州发电有限公司两台1050MW燃煤汽轮发电机组。汽轮机为超超临界、一次中间再热、单轴四缸四排汽、凝汽式，设计额定功率1050MW。凝汽器设计为双壳体、双背压、单流程。循环水系统采用以海水为水源的直流供水系统，采用单元制。循环水系统配置情况：一台机组配置一个取水口、一条引水沟道、三套循环水泵组、一条DN3800循环水压力供水管道、一条DN3800循环水排水管道、一条循环水排水沟和一套尾水水轮发电机组。循环水泵型式：立轴、固定转速、固定叶片、单级混流泵，型号2000VZNM，设计流量9.88m3/s，设计扬程17.3m，转速331/298r/min。循环水泵电机型号（改造后）：YKSLD2500/1823-18/20，额定转速331/298r/min，功率因数0.78/0.74，效率93.5/92.5%，额定功率P=2500/1823kW。

2 循环水泵节能前景与改造方式的选择

华电莱州发电有限公司地处山东省莱州市渤海湾畔，海水温度全年平均12.7℃，其中夏季（7，8，9月）平均温度23.8℃，春秋季（5，6，10，11月）平均温度15.5℃，冬季（1～4，12月）平均温度3.7℃。当初春、秋末和冬季海水温度较低时，两台定速循环水泵的运行方式将导致机组真空过高，超过了最佳真空，导致极大的电量浪费，甚至当冬季海水温度低、机组负荷低时，机组真空值已经超过极限真空，反而降低了机组经济性和安全性，改造循环水系统迫在眉睫。

改造前海水温度、机组负荷与真空比较：

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目前国内电厂辅机节能改造方案主要有以下几种：

①加装高压变频器 ②由电动机驱动改为汽轮机驱动

③加装永磁调速装置 ④进行叶轮叶片的工作曲线在线调节

3 双速电机循环水泵的节能分析

经过双速电机改造后，电厂循环水系统的运行方式发生了变化。夏季或其他负荷高、海水温度高的月份中，循环水系统三台循环水泵均为高速。冬季负荷低、海水温度最低的月份中，循环水系统有两台低速循环水泵运行、一台高速循环水泵备用。剩余海水温度较低的月份中，保持一台低速循环水泵运行、一台高速循环水泵运行、一台高速循环水泵备用。

3.1 节能计算

下表为全年莱州湾海水温度水平与改造后循环水泵运行方式：

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从上表看出，经双速电机改造后节省的电量为循环水泵运行方式为高低速运行和双低速运行时节省的电量，计算如下：

ΔW=ΔP×t=sqrt(3)*U*( cosφ高*I高-cosφ低I低)*t

=1.732*10.5*(145*0.78-130*0.74)*t=307.3434*8180.4

≈251.42万kWh

计算结果表明，每年每台机组的循环水泵经过双速电机改造后可节省约251.42万度电，这是非常可观的。

3.2 对凝汽器胶球清洗装置的电耗影响

因低速循环水泵出口压力降低，导致凝汽器胶球清洗装置收球困难，经统计平均每天增加两小时收球时间。因此多消耗的电量为：

W胶球=2*q胶球*t =2*11*（172+57）*2 =10076kWh

3.3 对尾水发电站的电量影响

华电莱州发电有限公司设置以循环水排水为动力的尾水发电站，共两台机组。正常运行方式为一台尾水机组运行一台尾水机组水轮机冲转备用。当两台机组同时运行时，无论循环水系统何种运行方式均可满足尾水发电站正常运行方式，且水轮机发电量不受循环水量影响；而当一台机组运行一台机组检修时，无论循环水系统何种运行方式其循环水量均无法满足尾水发电站正常运行方式，只能保持两台尾水机组水轮机冲转备用。

4 双速电机循环水泵的安全分析和经验探讨

循环水泵经双速电机改造后主要可能出现以下几个问题。

①循环水压力降低，无法满足凝汽器冷却水水室充满度

②循环水压力降低，胶球收球困难，堵塞凝汽器冷凝管

经实际运行测算，两台低速泵运行时，循环水母管压力约为70kPa，凝汽器冷却水进水水室液位高度显示为低于最高高度40cm，满足运行条件。

而对于循环水流速低收球困难，一方面可以增加收球时间，另一方面，可以在低负荷期间，通过截流循环水出口蝶阀提高循环水压力和流速，进行收球。实际运行来看，此方法简便可行。

5 总结与展望

辅机节能是电厂运营的重要课题，而华电莱州发电有限公司对循环水泵电机双速改造方案经讨论设计定型直至实际应用，取得了很好的节能效果。经计算，节能效益突出，运行简便可靠，是辅机节能新的思考方向，值得推广，具有很大的社会效益。

对于单元制机组，循环水系统还有很多节能方向，例如海水温度低时，三台循泵向两台机组供水，形成单元机组循环水母管制；在安全可靠的条件下，试验单台高速泵对一台机组供水；泵的选型也可以多样化，两大一小的方式可以使泵的效率更高；降低凝汽器的安装高度等。当然，这些设想还有待于进一步的设计计算和安全性试验。