火力發(fā)電廠循環(huán)水泵雙速節(jié)能改造張緒溫'劉文超2李媛3山東華電節(jié)能技術(shù)有限公司山東250014摘要:在電力市場(chǎng)日益竟?fàn)幖ち业沫h(huán)境下，電機(jī)雙速技術(shù)應(yīng)用具有較大推廣價(jià)值。循環(huán)泵電機(jī)改造雙速調(diào)節(jié)后，將大大提高機(jī)組循環(huán)水調(diào)節(jié)的靈活性，優(yōu)化了循環(huán)泵運(yùn)行方式，提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，節(jié)約廠用電和降低供電煤耗,經(jīng)濟(jì)效益顯著。電機(jī)雙速改造屬于較為成熟的技術(shù)，具有較大的可靠性、經(jīng)濟(jì)性。關(guān)鍵詞:火力發(fā)電廠;循環(huán)水泵;雙速節(jié)能;改造中圖分類號(hào): TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A引言火力發(fā)電廠循環(huán)泵是發(fā)電機(jī)組冷卻水系統(tǒng)中重要的運(yùn)行設(shè)備,循環(huán)水入口溫度的升高，將導(dǎo)致機(jī)組經(jīng)濟(jì)性降低。在機(jī)組運(yùn)行中，為了保證機(jī)組- -直處在最優(yōu)化運(yùn)行狀態(tài)，就必須保持機(jī)組在各種工況下的循環(huán)水經(jīng)濟(jì)流量,從而得到凝汽器運(yùn)行的最佳真空。原機(jī)組調(diào)節(jié)循環(huán)水流量的措施，是采用啟停循環(huán)泵臺(tái)數(shù)的方式，調(diào)節(jié)凝汽器的循環(huán)水量，來提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。在某電廠#2機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)，設(shè)置兩臺(tái)50%容量的循環(huán)泵，凝汽器所需水量與進(jìn)水溫度有關(guān)，運(yùn)行人員主要根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和環(huán)境溫度等因素啟停循環(huán)泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，一般情況下，冬季運(yùn)行1臺(tái)，春、夏、秋季運(yùn)行2臺(tái)。這種調(diào)節(jié)循環(huán)水流量運(yùn)行方式，雖然有- -定的經(jīng)濟(jì)性，但不能滿足機(jī)組在不同負(fù)荷和春、夏、秋、冬四季環(huán)境溫度變化對(duì)循環(huán)水入口溫度的要求，同時(shí)，也存在“大馬來小車”的現(xiàn)象。為降低發(fā)電成本，根據(jù)水泵的機(jī)械特性，泵的流量與轉(zhuǎn)速一次方成正比，揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速立方成正，當(dāng)通過降低轉(zhuǎn)速以減少流量來達(dá)到節(jié)流的目的時(shí)，所消耗的功率降低很多。經(jīng)綜合調(diào)研，確定通過電氣調(diào)節(jié)循環(huán)泵轉(zhuǎn)速方法，來提高機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)節(jié)的靈活性，更好地滿足機(jī)組對(duì)循環(huán)水入口的要求，降低循環(huán)泵的能耗，節(jié)約廠用電量，達(dá)到節(jié)能增效的目的。1、循環(huán)水量應(yīng)隨冷卻水溫和熱負(fù)荷的變化進(jìn)行調(diào)整循環(huán)水的作用是冷卻，簡(jiǎn)稱冷卻水，旨在將排入凝汽器的熱量帶走。凝汽器熱負(fù)荷與循環(huán)水的關(guān)系式:Q=GmXCp(txr-trn)中國(guó)煤化工MHCNMH G式中，Q，為凝汽器熱負(fù)荷，kW; GW: 為循環(huán)水流量, kg/s;CpT為循環(huán)水的平均溫度下的比熱容, kJ/ (kg. C); tu為凝汽器出口冷卻水溫度, °C;tr為凝汽器入口冷卻水溫度, °C。分析式(1)可知，假定凝汽器熱負(fù)荷和凝汽器出口冷卻水溫度是不變量，凝汽器入口冷卻水溫度越低，需要的冷卻水量越少;反之越多。假定凝汽器入口冷.卻水溫度不變，凝汽器熱負(fù)荷越多，所需冷卻水量就越多;反之越少。對(duì)于純凝機(jī)組，冬季的循環(huán)水溫在10°C左右，夏季循環(huán)水溫在30°C左右，機(jī)組即使在相同負(fù)荷及工況下運(yùn)行，所需的循環(huán)水量也是不同的。對(duì)于帶抽汽的凝汽式機(jī)組,是否帶抽汽運(yùn)行及所帶抽汽量大小，凝汽器的熱負(fù)荷是不同的，相應(yīng)所需的循環(huán)水量隨之改變。2、電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式的選擇異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式:n=60f(1-s)/p式中: f-頻率; s- 轉(zhuǎn)差率; p-極對(duì)數(shù)。由公式可知，電動(dòng)機(jī)調(diào)速有三種方式:改變供給電動(dòng)機(jī)的電源頻率;改變電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù);改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率。變頻調(diào)速屬于改變供給電動(dòng)機(jī)的電源頻率的一種電氣調(diào)速方式，內(nèi)饋斬波調(diào)速屬于改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率的一一種電氣調(diào)速方式，變頻調(diào)速與內(nèi)饋斬波同屬高效無極調(diào)速方式。變極調(diào)速屬于改變電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)的一種電氣調(diào)速方式，變極調(diào)速屬于高效有極調(diào)速方式?；鹆Πl(fā)電廠循環(huán)泵運(yùn)行方式受季節(jié)因素影響較大，在同樣的環(huán)境溫度條件下，循環(huán)泵的運(yùn)行方式基本不變，無需連續(xù)調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，考慮到循環(huán)泵運(yùn)行方式相對(duì)固定和改造成本等綜合因素，確立循環(huán)泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為變極調(diào)速方式(即電動(dòng)機(jī)為雙速調(diào)速)。3、雙速調(diào)速電機(jī)的基本原理由于一般異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率s都很小，電機(jī)的轉(zhuǎn)速n=n1(1-s)決定于同步轉(zhuǎn)速n1。從n1=60f/p可見，在電源頻率f不變的情況下，改變定子繞.組的相對(duì)數(shù)p，同步轉(zhuǎn)速n1就發(fā)生變化，異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與磁極對(duì)數(shù)成反比，磁極對(duì)數(shù)增加-倍，同步轉(zhuǎn)速n1下降至原轉(zhuǎn)速的中國(guó)煤化工n也YHCNMHG將下降近似--半，所以改變磁極對(duì)數(shù)可以達(dá)到改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。雙速異步電動(dòng)機(jī)的變速是采用改變定子繞組的連接方式，也就是說用改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)，從而使電機(jī)用-套繞組獲得兩種轉(zhuǎn)速。雙速電機(jī)高、低轉(zhuǎn)速，主要是通過以下外部控制線路的切換來改變電機(jī)線圈的繞組連接方式來實(shí)現(xiàn)。(1)在定子槽內(nèi)嵌有兩個(gè)不同極對(duì)數(shù)的共有繞組，通過外部控制線路的切換來改變電機(jī)定子繞組的接法來實(shí)現(xiàn)變更磁極對(duì)數(shù);(2)在定子槽內(nèi)嵌有兩個(gè)不同極對(duì)數(shù)的獨(dú)立繞組。(3)在定子槽內(nèi)嵌有兩個(gè)不同極對(duì)數(shù)的獨(dú)立繞組，而且每個(gè)繞組又可以有不.同的聯(lián)接。雙速異步電動(dòng)機(jī)的這種調(diào)速方法是有級(jí)的，不能平滑調(diào)速，而且只適用于鼠籠式電動(dòng)機(jī)。4、電機(jī)改造方案根據(jù)改造的必要性和節(jié)能降耗的空間，確立將原循環(huán)泵2:-1電動(dòng)機(jī)16極單速電機(jī)改為雙速(16/18極)電機(jī)，增加優(yōu)化調(diào)節(jié)方式。4.1、改造前電機(jī)技術(shù)參數(shù)型號(hào): YL1000-1611730額定功率: 1000kW額定電壓: 6kV額定電流: 134. 5A額定頻率: 50HZ功率因數(shù): 0. 74額定轉(zhuǎn)速: 495r/min .絕緣等級(jí): B級(jí)接線方式:△4.2電機(jī)改造的內(nèi)容4.2.1將電機(jī)的定子線圈絕緣由B級(jí)改為F級(jí):更換電機(jī)全部定子線圈。4.2.2將原有的YL1000-1611730循環(huán)泵電機(jī)由單速(16極)電機(jī)改為雙速(16/18極)電機(jī)，高速仍為16極，低速為18極。4.2.3改造后16極參數(shù)不變。中國(guó)煤化工MHCNMH G18極參數(shù)如"下:額定功率: 750kW額定電流: 101A額定轉(zhuǎn)速: 330r.p. m功率因數(shù)及效率:基本不變接線:△4.2.4在電機(jī)出風(fēng)口處安裝1個(gè)調(diào)速接線箱，調(diào)速時(shí)通過更改調(diào)速箱內(nèi)的引出線連接壓板來，原電源引出線位置不變。4.3改造后電機(jī)技術(shù)參數(shù)高速低速.型號(hào): YL1000-1611730 YL1000-1611730額定功率: 1000kW700kW額定電壓: 6kV6kV額定電流: 134. 5A101A額定轉(zhuǎn)速: 371r/min .330r/min .接線方式:△△絕緣等級(jí): F級(jí)F級(jí)額定頻率: 50HZ50HZ功率因數(shù): 0. 74.0.744.4改造后電機(jī)接線圖----TFL i中卓單調(diào)速端子接線圖凸=2機(jī)2-1循環(huán)水泵電機(jī)接線圖聯(lián)鎖關(guān)系:兩臺(tái)循環(huán)泵互為備用，當(dāng)工作泵因事故跳閘時(shí)，備用泵自動(dòng)投入。當(dāng)循環(huán)泵出口閥門開啟時(shí)，閉鎖合閘。當(dāng)循環(huán)泵投入運(yùn)行穩(wěn)定中國(guó)煤化工。當(dāng)YHCNM HG循環(huán)泵出口閥開啟時(shí)，閉鎖手動(dòng)跳閘。5、循環(huán)水泵電機(jī)改造的經(jīng)濟(jì)性5.1、節(jié)約用電可以最大限度地降低綜合發(fā)電成本發(fā)電廠是能量轉(zhuǎn)換工廠，從熱力學(xué)分析看，經(jīng)過鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)把燃料的化學(xué)能依次轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?、機(jī)械能和電能，能量在轉(zhuǎn)換過程中不可避免地存在各種損失，可用能逐步降低,’但能量的價(jià)值卻逐步增加，熱能的能價(jià)大于煤的能價(jià)，而電能的能價(jià)大于熱能的能價(jià)。如發(fā)熱量為20 MJ/kg的原煤價(jià)格為260元/t，其能價(jià)為0. 013元/MJ;而價(jià)格為0. 33元//( kW”h)的電能，其能價(jià)為0. 0917元/MJ。 電煤能價(jià)比為7,即節(jié)約1MJ電能給企業(yè)帶來的效益相當(dāng)于節(jié)約7MJ煤的能量。因此，發(fā)電廠節(jié)能工作要抓住“ 同能不同價(jià)”的特點(diǎn)，因地制宜，最大限度地降低綜合發(fā)電成本。5.2、雙速循環(huán)水泵改造的經(jīng)濟(jì)性改造完成后，2#機(jī)組的循環(huán)水泵可能的運(yùn)行方式有:單泵低速運(yùn)行、單泵高速運(yùn)行、1臺(tái)高速和1臺(tái)低速并聯(lián)運(yùn)行、兩臺(tái)高速并聯(lián)運(yùn)行四種方式。估算電機(jī)節(jié)能效果,2B循泵電機(jī)其高速與低速運(yùn)行的輸入功率之差為970kW,若每年按低速運(yùn)行4個(gè)月,則節(jié)能效果為:970 kWX 120(天) X24h=279萬(wàn)kW●h,假設(shè)電力.上網(wǎng)費(fèi)以0.4元/ kW ●h計(jì)算,則節(jié)電效益為:279X0.4=111萬(wàn)元，投資回報(bào)明顯可見。結(jié)語(yǔ)通過對(duì)循環(huán)水泵的雙速改造,滿足了機(jī)組在不同季節(jié)和不同負(fù)荷工況下對(duì)循環(huán)水量的要求，不僅增加了循環(huán)水泵系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式的靈活性,也取得了相當(dāng)顯著的節(jié)能效果,降低了發(fā)電成本,提升了電廠的經(jīng)濟(jì)效率。參考文獻(xiàn)[1]林柏，李東輝,胡光，馬景冬.火力發(fā)電廠循環(huán)水泵雙速節(jié)能改造分析[J].黑龍江電力,2003,06:429-431.[2]王銳,姚志春，王健,廖霜和.火力發(fā)電廠循環(huán)水泵電機(jī)雙速改造的應(yīng)用[A].江蘇省電力工程學(xué)會(huì)、安徽省電力工程學(xué)會(huì)、浙江省電力學(xué)會(huì).第六屆電力工業(yè)節(jié)能減排學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C].江蘇省電力工程學(xué)會(huì)、安徽省電力工程學(xué)會(huì)、浙江省電力學(xué)會(huì):,2011:3.中國(guó)煤化工MHCNMH G[3]蒲鈺青,徐松泉,殷飛.循環(huán)水泵電機(jī)雙速節(jié)能改造[].機(jī)械研究與應(yīng)用,2009,05:133-134+136.[4]鮑金春.循環(huán)水泵雙速電機(jī)的節(jié)能改造[J].華電技術(shù),201 1,09:59-60+97.中國(guó)煤化工YHCNMH G