電廠工業(yè)泵的雙速改造及節(jié)能效果
電廠總裝機(jī)容量為4×600MW，每?jī)膳_(tái)組機(jī)組配置四臺(tái)工業(yè)水泵。由于季節(jié)溫差大，補(bǔ)水流量不盡相同，夏季需要三臺(tái)泵運(yùn)行，春秋季節(jié)兩臺(tái)泵運(yùn)行就能夠滿足補(bǔ)水要求，到了冬季兩臺(tái)泵運(yùn)行存在流量偏大的情況，同時(shí)與循環(huán)水泵配套的單速電機(jī)在運(yùn)行中轉(zhuǎn)速恒定，運(yùn)行方式單一，機(jī)組的循環(huán)水量不能根據(jù)運(yùn)行工況進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整，電能浪費(fèi)嚴(yán)重、設(shè)備效率偏低，尤其是在低負(fù)荷或較冷季節(jié)運(yùn)行時(shí)，這種狀況更加不利于提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益，既浪費(fèi)電能又浪費(fèi)水資源，因此選擇合適的調(diào)速方式對(duì)循環(huán)水泵進(jìn)行節(jié)能改造顯得十分必要。
一、改造方案的確立
目前，火力發(fā)電廠中的6kV風(fēng)機(jī)、水泵絕大部分電機(jī)都是異步電機(jī)，國(guó)內(nèi)外經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和探索，異步電機(jī)的節(jié)能改造技術(shù)較為常用方法有兩種，即變頻改造和雙速改造。
第一種：加裝高壓變頻器對(duì)循環(huán)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)速控制。這種方法是要增加變頻設(shè)備，設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速作用明顯，但也存在初期投資大，維護(hù)成本較高，可靠性不高等缺點(diǎn)。
第二種：將工業(yè)循環(huán)泵電機(jī)進(jìn)行變極改造(16極改為16/18極雙速)。這種方法是利用電機(jī)本身?xiàng)l件，將電機(jī)從單速改為雙速，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多、經(jīng)驗(yàn)成熟且費(fèi)用低、工期短，但節(jié)能效果可能不如變頻裝置。
另外，串級(jí)調(diào)速和永磁改造也是異步電機(jī)良好的節(jié)能方式，但在大功率高壓電機(jī)中運(yùn)用還不是很廣泛。
上述兩種改造方法都能做到對(duì)循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)控，保證在改造后的循環(huán)水泵的可調(diào)性能夠提高，達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)。經(jīng)充分論證和分析，結(jié)合2號(hào)機(jī)組B級(jí)檢修工作，認(rèn)為第二種方法比較符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，決定對(duì)#02A、#02B循環(huán)水泵電機(jī)采取雙速改造方案，兩臺(tái)16極循環(huán)水泵電機(jī)改造為16/18極雙速電機(jī)。
二、雙速電機(jī)的節(jié)能原理和改造方法
圖1、工業(yè)泵負(fù)載調(diào)速節(jié)能原理圖
上圖1為泵類負(fù)載調(diào)速節(jié)能原理圖，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(guān)系為：
Q1/Q2=n1/n2
H1/H2=(n1/n2)2
P1/p2=(n1/n2)3
上式中，Q1、Q2、n1、n2、H1、H2、P1、p2分別表示n1和 n2下泵的流量、揚(yáng)程和功率。
隨著異步電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，研制改進(jìn)了低速高效雙速電機(jī)，循環(huán)水泵電機(jī)進(jìn)行雙速改造，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(yùn)行泵工作點(diǎn)的嚴(yán)重偏移，提高泵的運(yùn)行效率，收到顯著的效果。
原循環(huán)水泵電機(jī)為4Y接法，為16極，定子144槽，對(duì)4Y接法的循環(huán)泵電機(jī)，可在原有線圈的基礎(chǔ)上，將線圈的連接方法4Y改成2Y/△接法的雙速電動(dòng)機(jī)，能滿足循環(huán)泵在冬天低速運(yùn)行，夏天高速運(yùn)行的要求，以達(dá)到節(jié)能的目的。高、低速的切換時(shí)通過(guò)改變裝在電機(jī)外殼上的變極接線板連接方式來(lái)實(shí)現(xiàn)（變極工作如不計(jì)停、送電操作和安全措施僅需20分鐘），改造后的雙速節(jié)能改造前后技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1
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電 機(jī) 性 能 |
改 造 前 |
改造后（低速）（高速性能不變） |
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輸 出 功 率 |
3800 kW |
2700 kW |
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額 定 電 壓 |
6 kV |
6 kV |
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額 定 電 流 |
458A |
344A |
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額 定 頻 率 |
50 HZ |
50 HZ |
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額 定 轉(zhuǎn) 速 |
369 rpm |
328 rpm |
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效 率 |
95.3 % |
95.0 % |
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功 率 因 素 |
0.84 |
0.80 |
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啟 動(dòng) 電 流 |
4.9倍 |
4.7倍 |
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啟 動(dòng) 力 矩 |
0.9倍 |
0.88倍 |
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最 大 力 矩 |
2.4倍 |
2.3倍 |
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空 載 電 流 |
155A |
140A |
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發(fā) 熱 參 數(shù) |
2100 |
1580 |
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溫 升 |
不 變 |
低于改造前 |
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振 動(dòng) |
不 變 |
≤2.8mm/s |
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噪 音 |
不 變 |
≤85dB(A) |
表1、循環(huán)水泵電機(jī)雙速節(jié)能改造前后技術(shù)數(shù)據(jù)表
三、循環(huán)水泵應(yīng)用雙速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的經(jīng)濟(jì)性估算
1、循環(huán)水泵應(yīng)用雙速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的經(jīng)濟(jì)性取決于循環(huán)泵的運(yùn)行方式。改造前具有代表性的運(yùn)行方式為春秋和冬季兩臺(tái)機(jī)組采用兩泵運(yùn)行，炎熱季節(jié)的三個(gè)月采用三泵運(yùn)行，以全年共運(yùn)行10個(gè)月，7200小時(shí)計(jì)算，循環(huán)水泵應(yīng)用雙速改造后（以下簡(jiǎn)稱雙速泵），可以探索在冬季可采用兩臺(tái)泵低速運(yùn)行，春秋季采用一臺(tái)高速一臺(tái)低速運(yùn)行，將直接節(jié)省大量的廠用電。2、改造后節(jié)能分析
冬季三個(gè)月，如果采用兩臺(tái)泵低速運(yùn)行，以平均運(yùn)行時(shí)間1800小時(shí)來(lái)計(jì)，全廠將直接節(jié)省電量（3800-2700）*1800*4=7920000kWh。
春秋兩個(gè)季節(jié)，如果運(yùn)行方式允許，采用一臺(tái)高速一臺(tái)低速運(yùn)行，以平均運(yùn)行時(shí)間3600小時(shí)來(lái)計(jì)，將直接節(jié)省電量（3800-2700）*3600*2=7920000kWh。
綜上所述，循泵電機(jī)雙速改造后，全廠每年將節(jié)省廠用電1584萬(wàn)千瓦時(shí)，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。
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