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:在電力市場日益竟爭激烈的環(huán)境下，電機雙速技術(shù)應用具有較大推廣價值。循環(huán)泵電機改造雙速調(diào)節(jié)后，將大大提高機組循環(huán)水調(diào)節(jié)的靈活性，優(yōu)化了循環(huán)泵運行方式，提高了機組運行的經(jīng)濟性，節(jié)約廠用電和降低供電煤耗,經(jīng)濟效益顯著。電機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: TM621 文獻標識碼: A引言火力發(fā)電廠循環(huán)泵是發(fā)電機組冷卻水系統(tǒng)中重要的運行設(shè)備,循環(huán)水入口溫度的升高，將導致機組經(jīng)濟性降低。在機組運行中，為了保證機組- -直處在最優(yōu)化運行狀態(tài)，就必須保持機組在各種工況下的循環(huán)水經(jīng)濟流量,從而得到凝汽器運行的最佳真空。原機組調(diào)節(jié)循環(huán)水流量的措施，是采用啟停循環(huán)泵臺數(shù)的方式，調(diào)節(jié)凝汽器的循環(huán)水量，來提高機組的經(jīng)濟性。在某電廠#2機循環(huán)水系統(tǒng)，設(shè)置兩臺50%容量的循環(huán)泵，凝汽器所需水量與進水溫度有關(guān)，運行人員主要根據(jù)運行經(jīng)驗和環(huán)境溫度等因素啟停循環(huán)泵運行臺數(shù)，一般情況下，冬季運行1臺，春、夏、秋季運行2臺。這種調(diào)節(jié)循環(huán)水流量運行方式，雖然有- -定的經(jīng)濟性，但不能滿足機組在不同負荷和春、夏、秋、冬四季環(huán)境溫度變化對循環(huán)水入口溫度的要求，同時，也存在“大馬來小車”的現(xiàn)象。為降低發(fā)電成本，根據(jù)水泵的機械特性，泵的流量與轉(zhuǎn)速一次方成正比，揚程與轉(zhuǎn)速平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速立方成正，當通過降低轉(zhuǎn)速以減少流量來達到節(jié)流的目的時，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，來提高機組循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)節(jié)的靈活性，更好地滿足機組對循環(huán)水入口的要求，降低循環(huán)泵的能耗，節(jié)約廠用電量，達到節(jié)能增效的目的。1、循環(huán)水量應隨冷卻水溫和熱負荷的變化進行調(diào)整循環(huán)水的作用是冷卻，簡稱冷卻水，旨在將排入凝汽器的熱量帶走。凝汽器熱負荷與循環(huán)水的關(guān)系式:Q=GmXCp(txr-trn)中國煤化工MHCNMH G式中，Q，為凝汽器熱負荷，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，凝汽器熱負荷越多，所需冷卻水量就越多;反之越少。對于純凝機組，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，機組即使在相同負荷及工況下運行，所需的循環(huán)水量也是不同的。對于帶抽汽的凝汽式機組,是否帶抽汽運行及所帶抽汽量大小，凝汽器的熱負荷是不同的，相應所需的循環(huán)水量隨之改變。2、電動機調(diào)速方式的選擇異步電動機的轉(zhuǎn)速公式:n=60f(1-s)/p式中: f-頻率; s- 轉(zhuǎn)差率; p-極對數(shù)。由公式可知，電動機調(diào)速有三種方式:改變供給電動機的電源頻率;改變電動機的極對數(shù);改變電動機的轉(zhuǎn)差率。變頻調(diào)速屬于改變供給電動機的電源頻率的一種電氣調(diào)速方式，內(nèi)饋斬波調(diào)速屬于改變電動機的轉(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)速屬于改變電動機的極對數(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)泵運行方式相對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(即電動機為雙速調(diào)速)。3、雙速調(diào)速電機的基本原理由于一般異步電動機正常運行時的轉(zhuǎn)差率s都很小，電機的轉(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.組的相對數(shù)p，同步轉(zhuǎn)速n1就發(fā)生變化，異步電動機的同步轉(zhuǎn)速與磁極對數(shù)成反比，磁極對數(shù)增加-倍，同步轉(zhuǎn)速n1下降至原轉(zhuǎn)速的中國煤化工n也YHCNMHG將下降近似--半，所以改變磁極對數(shù)可以達到改變電動機轉(zhuǎn)速的目的。雙速異步電動機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旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)，從而使電機用-套繞組獲得兩種轉(zhuǎn)速。雙速電機高、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線圈的繞組連接方式來實現(xiàn)。(1)在定子槽內(nèi)嵌有兩個不同極對數(shù)的共有繞組，通過外部控制線路的切換來改變電機定子繞組的接法來實現(xiàn)變更磁極對數(shù);(2)在定子槽內(nèi)嵌有兩個不同極對數(shù)的獨立繞組。(3)在定子槽內(nèi)嵌有兩個不同極對數(shù)的獨立繞組，而且每個繞組又可以有不.同的聯(lián)接。雙速異步電動機的這種調(diào)速方法是有級的，不能平滑調(diào)速，而且只適用于鼠籠式電動機。4、電機改造方案根據(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電動機16極單速電機改為雙速(16/18極)電機，增加優(yōu)化調(diào)節(jié)方式。4.1、改造前電機技術(shù)參數(shù)型號: 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: B級接線方式:△4.2電機改造的內(nèi)容4.2.1將電機的定子線圈絕緣由B級改為F級:更換電機全部定子線圈。4.2.2將原有的YL1000-1611730循環(huán)泵電機由單速(16極)電機改為雙速(16/18極)電機，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在電機出風口處安裝1個調(diào)速接線箱，調(diào)速時通過更改調(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改造后電機技術(shù)參數(shù)高速低速.型號: 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: F級F級額定頻率: 50HZ50HZ功率因數(shù): 0. 74.0.744.4改造后電機接線圖----TFL i中卓單調(diào)速端子接線圖凸=2機2-1循環(huán)水泵電機接線圖聯(lián)鎖關(guān)系:兩臺循環(huán)泵互為備用，當工作泵因事故跳閘時，備用泵自動投入。當循環(huán)泵出口閥門開啟時，閉鎖合閘。當循環(huán)泵投入運行穩(wěn)定中國煤化工。當YHCNM HG循環(huán)泵出口閥開啟時，閉鎖手動跳閘。5、循環(huán)水泵電機改造的經(jīng)濟性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，從熱力學分析看，經(jīng)過鍋爐、汽輪機和發(fā)電機把燃料的化學能依次轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?、機械能和電能，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,’但能量的價值卻逐步增加，熱能的能價大于煤的能價，而電能的能價大于熱能的能價。如發(fā)熱量為20 MJ/kg的原煤價格為260元/t，其能價為0. 013元/MJ;而價格為0. 33元//( kW”h)的電能，其能價為0. 0917元/MJ。 電煤能價比為7,即節(jié)約1MJ電能給企業(yè)帶來的效益相當于節(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”的特點，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)濟性改造完成后，2#機組的循環(huán)水泵可能的運行方式有:單泵低速運行、單泵高速運行、1臺高速和1臺低速并聯(lián)運行、兩臺高速并聯(lián)運行四種方式。估算電機節(jié)能效果,2B循泵電機其高速與低速運行的輸入功率之差為970kW,若每年按低速運行4個月,則節(jié)能效果為:970 kWX 120(天) X24h=279萬kW●h,假設(shè)電力.上網(wǎng)費以0.4元/ kW ●h計算,則節(jié)電效益為:279X0.4=111萬元，投資回報明顯可見。結(jié)語通過對循環(huán)水泵的雙速改造,滿足了機組在不同季節(jié)和不同負荷工況下對循環(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)濟效率。參考文獻[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)水泵電機雙速改造的應用[A].江蘇省電力工程學會、安徽省電力工程學會、浙江省電力學會.第六屆電力工業(yè)節(jié)能減排學術(shù)研討會論文集[C].江蘇省電力工程學會、安徽省電力工程學會、浙江省電力學會:,2011:3.中國煤化工MHCNMH G[3]蒲鈺青,徐松泉,殷飛.循環(huán)水泵電機雙速節(jié)能改造[].機械研究與應用,2009,05:133-134+136.[4]鮑金春.循環(huán)水泵雙速電機的節(jié)能改造[J].華電技術(shù),201 1,09:59-60+97.中國煤化工YHCNMH G