火电厂循环水泵高低速改造在生产中的应用

火电厂循环水泵高低速改造在生产中的应用

李跃伟

李跃伟

（许昌龙岗发电有限责任公司河南禹州461690）

摘要：为了适应季节及负荷变化要求，将一台循环水泵电机改造为双速电机，经过改造后，不但极大地提高循环水量调节的灵活性，同时提高了循环水泵运行的效率，大幅度降低厂用电率。既能满足机组在不同气候条件、不同负荷下经济运行的要求，又有效降低发电成本，提高机组运行的经济性

关键词：双速、循环水泵、改造、节能

1.循环水系统简介

许昌禹龙发电有限责任公司总装机容量2×660MW机组，每组机动配置两台循环泵，流量Q=37800m3/h，循环水泵电机型号YKSY-3500-16/2150-LW，生产厂家为长沙水泵厂，功率为3500KW，电流为428A，电压为6000V，转速为370rpm，其出口节门采用蝶阀，只有全开全关两个位置，冷却水流量的调节采用开泵台数进行控制，由于季节温差大，日常出现开一台流量不够，开两台流量过大的情况长期存在，既浪费大量电能又浪费水资源，致使厂用电率高，发电煤耗高，发电成本高，选择合适的调速方式对循环水泵进行节能改造成为当务之急。通过改造既可以降低电动机的功耗，又可达到最有利真空的控制目的，从而达到了既保证和改善运行工况，又可达到节能降耗的目的和效果。

2.改变循环水泵转速的原理

根据泵的类流体定律，对同一台泵而言，可以得出泵的转速改变时性能参数之间的关系：

Q1/Q2=n1/n2

H1/H2=(n2/n2)2

P1/P2=(n1/n2)3(1)

式(1)中：Q1、Q2为泵流量；H1、H2为泵扬程；P1、P2为泵功率；n1、n2为泵转速。

式中表明泵转速改变时，性能参数之间的关系。因此可以在泵效率不变的情况下，通过改变转速，得到所要求的冷却水参数，相应地降低电耗，达到节能的目的。由于流量减少，水泵的耗电降低，同时电机的输出功率与转速的三次方成比例，当电机由高速切换到低速时，其功率将以转速比的三次方速率下降，机组的用电量随之减少，节能效果非常明显。

3.龙岗电厂双速水泵改造方案

根据异步电动机的转速关系式：

N=n1(1-s)=(60f1/P1)(1-S)(2)

式中：s为电动机的转差率；f1为电动机电源的频率；p1为电动机定子绕组的极对数。由公式(2)得出，改变异步电动机的转速有3种方法：

(1)改变原有电动机的转差率s。

(2)改变原有电动机频率f1，以改变n，即变频调速，这种方法在高压电机上应用风险较大。

(3)改变电动机定子绕组的极对数P1，以改变定子旋转磁场的转速n，即变极调速。要使定子绕组具有2种极对数，实现的办法有以下两种：

①用2套极对数不同的定子绕组，即极对数不同的双绕组变极调速，这是一种投资较大的调速方法；

②只装1套定子绕组，通过改变绕组端部的连接方式来获得2种极对数，即单绕组变极调速方法，这是一种投资小、见效快的方法，但这种方法难以进行动态转速切换。

为了满足机组不同季节最佳循环水量的运行要求，龙岗发电厂采用了第二种改变转速的方法，即将电机由16极改为16、18极的双速电机；同时更换电机的定子线圈，降低线圈温度，提高电机的安全可靠性。高、低速的切换通过改变装在电机外壳上的变极接线板连接方式来实现。如不计停、送电操作时间仅需20min左右就能完成，能满足循环泵在冬天低速运行，夏天高速运行的要求，以达到节能的目的。

4.改造要点

4.1电机改造后极数由16改为18，额定功率由3500KW变为2460KW，额定电流由428A变为326.3A，功率因数由0.83变为0.77，额定转速由370rpm变为331rpm，定子绕组接线由4Y改为2Y/△接法。由于电机改造后低速运行时的接线方式为△接法，综合保护装置中的“差动保护”必须得退出运行，另外在每次的高低速切换运行时，由于功率及接线方式的变化综合保护装置参数都需要重新修改。

4.2根据原定子槽数、绕组及匝数和接线方式等对电机定子线圈进行全部更换；对电机进行全方位的大修（包括轴瓦和冷却器和轴承室）,按照国家标准电机改造后，直阻、绝缘、直流耐压、定子铁损温升试验及整机试转正常。

4.3电机的高压引线和中性点引线盒均不变，在中性点引线盒旁单独设立一个高低速切换箱，电机高低速运行选择，再电机停运时，只需要改变切换箱内的连接片的接线方式即可。

4.4电机改造前接线方式为4Y接法，改造后高速接线方式为2Y接法，低速接线方式为△接法，接线方式完全不同。

机组正常运行时低速泵的搭配情况

循环水泵的启停和高低速切换注意：

1、每年11月15日至3月15日，B循环水泵电机切换至低速方式，A循环水泵电机维持高速方式。

2、为避免循环水泵频繁启、停对设备和机组的影响，循环水泵每天启动和停运不超过一次。在循环水泵频繁启停的季节，加强对频繁启停电机接线头的温度测量检查，防止松动过热。

3、根据季节、机组近期负荷及环境温度，通知运检，进行循泵高低速切换。

6.节能效果

循环水泵应用双速电机驱动的经济性取决于循环泵的运行方式。改造前具有代表性的运行方式为冬季3个月和春秋5个月采用单泵运行，炎热季节的两个月采用双泵运行(全年共运行10个月，7200小时)。循环泵应用双速改造后（以下简称双速泵），在冬季、春季和秋季的6.5个月采用双泵高、低速配合运行。

改造前功率损耗P1=1.732×6.0×428×0.83=3691.65KW

改造后功率损耗P2=1.732×6.0×326.3×0.77=2611.0KW

节约有功功率=(P1-P2)=3691.65-2611.0=1080.65KW

每年约三个月低速运行，按照上网电价0.39元/度计算：

年节电费用=3月×30天×24H×1080.65KW×0.39元/度=91.0万元

经过对比发现我公司循环泵异步电动机，由原16极改为18极后，循环泵可以利采用转速差不大的相邻磁极对数的双速电机驱动，根据各季节气象条件的改变选择驱动转速，达到调节供水量，节能降耗的目的。

结语

对循环水泵电机进行双速改造，可以极大地提高循环水量调节的灵活性，同时提高了循环水泵运行的效率，大幅度降低厂用电率。双速改造后既能满足机组在不同气候条件、不同负荷下经济运行的要求，又有效降低发电成本，提高机组运行的经济性。

参考文献

[1]李继忠.循环水泵电机双速改造在600MW机组中的应用[C].全国火电600MW级机组能效对标及竞赛第十六届年会论文集.

[2]周彦等.火力发电厂循环水泵双速节能改造[A].发电设备.（2007）NO.5.

[3]肖兴等.循环水泵节能改造技术及其应用[A].热力发电.（2007）12.