電廠工業(yè)泵的雙速改造及節(jié)能效果
電廠總裝機容量為4×600MW，每兩臺組機組配置四臺工業(yè)水泵。由于季節(jié)溫差大，補水流量不盡相同，夏季需要三臺泵運行，春秋季節(jié)兩臺泵運行就能夠滿足補水要求，到了冬季兩臺泵運行存在流量偏大的情況，同時與循環(huán)水泵配套的單速電機在運行中轉速恒定，運行方式單一，機組的循環(huán)水量不能根據(jù)運行工況進行轉速調(diào)整，電能浪費嚴重、設備效率偏低，尤其是在低負荷或較冷季節(jié)運行時，這種狀況更加不利于提高機組的經(jīng)濟效益，既浪費電能又浪費水資源，因此選擇合適的調(diào)速方式對循環(huán)水泵進行節(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風機、水泵絕大部分電機都是異步電機，國內(nèi)外經(jīng)過長期的研究和探索，異步電機的節(jié)能改造技術較為常用方法有兩種，即變頻改造和雙速改造。
第一種：加裝高壓變頻器對循環(huán)水泵電機轉速進行調(diào)速控制。這種方法是要增加變頻設備，設備的優(yōu)點是調(diào)速作用明顯，但也存在初期投資大，維護成本較高，可靠性不高等缺點。
第二種：將工業(yè)循環(huán)泵電機進行變極改造(16極改為16/18極雙速)。這種方法是利用電機本身條件，將電機從單速改為雙速，在國內(nèi)應用較多、經(jīng)驗成熟且費用低、工期短，但節(jié)能效果可能不如變頻裝置。
另外，串級調(diào)速和永磁改造也是異步電機良好的節(jié)能方式，但在大功率高壓電機中運用還不是很廣泛。
上述兩種改造方法都能做到對循環(huán)水泵的轉速進行調(diào)控，保證在改造后的循環(huán)水泵的可調(diào)性能夠提高，達到節(jié)能降耗的目標。經(jīng)充分論證和分析，結合2號機組B級檢修工作，認為第二種方法比較符合現(xiàn)場實際，決定對#02A、#02B循環(huán)水泵電機采取雙速改造方案，兩臺16極循環(huán)水泵電機改造為16/18極雙速電機。
二、雙速電機的節(jié)能原理和改造方法
圖1、工業(yè)泵負載調(diào)速節(jié)能原理圖
上圖1為泵類負載調(diào)速節(jié)能原理圖，由離心泵相似定律知，在不大范圍內(nèi)改變泵的轉速，泵的效率近似不變，其性能近似關系為：
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、揚程和功率。
隨著異步電動機變極調(diào)速技術的進一步發(fā)展，研制改進了低速高效雙速電機，循環(huán)水泵電機進行雙速改造，可增加循環(huán)水量的靈活性，滿足不同季節(jié)的供水需要，避免運行泵工作點的嚴重偏移，提高泵的運行效率，收到顯著的效果。
原循環(huán)水泵電機為4Y接法，為16極，定子144槽，對4Y接法的循環(huán)泵電機，可在原有線圈的基礎上，將線圈的連接方法4Y改成2Y/△接法的雙速電動機，能滿足循環(huán)泵在冬天低速運行，夏天高速運行的要求，以達到節(jié)能的目的。高、低速的切換時通過改變裝在電機外殼上的變極接線板連接方式來實現(xiàn)（變極工作如不計停、送電操作和安全措施僅需20分鐘），改造后的雙速節(jié)能改造前后技術數(shù)據(jù)見表1
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電 機 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 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 電 流 |
4.9倍 |
4.7倍 |
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啟 動 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 |
不 變 |
≤2.8mm/s |
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噪 音 |
不 變 |
≤85dB(A) |
表1、循環(huán)水泵電機雙速節(jié)能改造前后技術數(shù)據(jù)表
三、循環(huán)水泵應用雙速電機驅動的經(jīng)濟性估算
1、循環(huán)水泵應用雙速電機驅動的經(jīng)濟性取決于循環(huán)泵的運行方式。改造前具有代表性的運行方式為春秋和冬季兩臺機組采用兩泵運行，炎熱季節(jié)的三個月采用三泵運行，以全年共運行10個月，7200小時計算，循環(huán)水泵應用雙速改造后（以下簡稱雙速泵），可以探索在冬季可采用兩臺泵低速運行，春秋季采用一臺高速一臺低速運行，將直接節(jié)省大量的廠用電。2、改造后節(jié)能分析
冬季三個月，如果采用兩臺泵低速運行，以平均運行時間1800小時來計，全廠將直接節(jié)省電量（3800-2700）*1800*4=7920000kWh。
春秋兩個季節(jié)，如果運行方式允許，采用一臺高速一臺低速運行，以平均運行時間3600小時來計，將直接節(jié)省電量（3800-2700）*3600*2=7920000kWh。
綜上所述，循泵電機雙速改造后，全廠每年將節(jié)省廠用電1584萬千瓦時，帶來的經(jīng)濟效益十分可觀。
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