绥中电厂1000MW机组循环水泵双速改造研究与应用

摘要：针对1000MW机组循环水泵耗电量高的问题，提出对循环水泵进行双速改造方案。对改造潜力进行评估，介绍了循环水泵双速改造原理、实施情况和节能效果。通过改造，将16级循环水泵电机改为16/18级，使电机具有372r/min和331r/min两种转速，电机低速带负载运行功率较高速运行降低570kW，节能效果显著，对节能降耗具有重要意义。

关键词：发电厂;循环水泵;双速;改造;节能;电动机

引言

厂用电率是发电机组运行的重要指标，厂用电率的高低直接影响机组运行的经济性和市场竞争力。在1000MW机组中，厂用电量的60%～70%被电动机消耗，因此，电动机的节能运行是降低厂用电率的有效手段。而循环水泵电机双速改造因其改造成本低、维护量小、运行可靠、节能效果显著等优势被广泛应用。绥中发电有限责任公司（以下简称绥电）地处东北地区，海水温度受季节因素影响较大，运行经济性差。通过对循环水泵运行特性、机组背压、海水温度及运行经济性分析，循环水泵具有较大的节能改造潜力，对循环泵进行双速改造，可取得良好的节能效果。

1 循环水系统简介

绥电二期3、4号1000MW机组为超超临界燃煤机组，汽轮机凝汽器采用单元制海水直流供水冷却，每台机组配置3台定速循环水泵。为确保机组运行安全，冷季（海水温度低于10℃）循环水系统运行2台泵，热季运行3台泵。冷季2台循环水泵运行时，循环水总供水量过大，水泵耗电量高，运行不经济。

2 循环水泵双速改造节能原理

根据泵类流体定律，泵的转速与流量、扬程、和轴功率关系，当电机的转速降低时，泵的流量成正比关系下降，扬程成平方关系下降，轴功率成三次方关系下降。因此，降低電机转速可大幅降低泵的轴功率。

对于鼠笼型三相异步电动机，电机转速与级对数的关系式为：

式中：f为频率，Hz;p为级对数，s为转差率。

若将16级电动机改为16/18级，电机在18极运行时，水泵流量为16极的0.89倍，扬程为16极的0.79倍，轴功率为16极的0.7倍，相当于水泵流量减少11%时，电机输出功率可减少30%。

3 循环泵双速改造潜力分析

循环水泵双速改造既要保证机组运行安全，又要兼顾循环水泵运行效率和节能效果，以下对循环水泵双速改造潜力进行分析。

3.1 循环水泵并联运行特性分析

根据水泵并联工作原理可知，循环水泵并联运行时，各泵运行的扬程彼此相等总流量为每台泵输送流量之和。对于高、低速水泵并联运行来说，高、低速水泵并联运行的条件是两台水泵并联的扬程特性曲线和管路特性曲线有交点，即在管路系统中存在高、低速循环水泵并联运行的工作点

3.2 节能效益分析

基于上一年3号机组运行工况和循环水泵耗电量统计，在满足机组安全运行的前提下，对循环水泵双速改造的节能效益分析如下：（成本电价按300元/MW.h计算）

单台机组改造1台循环水泵时，年可节约厂用电1.85×106kW.h，年节约费用55.55万元。单台机组改造2台循环水泵时，年可节约厂用电3.11×106kW.h，年节约费用93.24万元。

4 改造实施情况

2019年4月，绥电利用3号机组C修机会，对3号机组的32、33号循环水泵电机进行双速改造。电机改造由专业厂家实施，电机绝缘等级、防护等级、冷却方式及主体结构不改变，仅更换电机定子绕组，并在电机出线盒侧加装变速接线盒，通过手动改变接线盒中接线板连接方式实现电机高、低速切换。由于电机低速时采用△接线，且电机功率小于2000kW，电机低速运行时退出差动保护。

改造后严格按照新电机标准进行交接验收，并对每台电机分别在高、低速下进行空载和负载试运。经现场实际试运，电机温度和振动数据与改造前比较无明显差异，循环水泵低速运行电流和功率小于高速，循环水流量、机组背压数据与计算值基本一致。

5 改造节能效果估算

循环水泵双速改造后，可根据海水温度变化情况选择运行方式，目前绥电循环水系统采用2种运行方式，即冷季运行2台低速泵，另一台泵高速备用，热季运行3台高速泵，其它运行方式还在逐步摸索试验中。

根据当地海水温度实际变化情况，每年有5个月的时间海水温度低于10℃，低速泵的运行平均功率比高速泵低570kW左右，通过计算可知，单台机组每年可节约厂用电4.1×106kW.h，年直接经济效益123.12万元。每台电机的改造和现场施工费用不超过30万元，2台循环水泵双速改造后低速运行2.5月可收回成本，经济效益十分可观。

6 结束语

电机双速改造适用于无需频繁调整转速的大功率电机，其优点是技术成熟、投资少、维护方便、设备运行可靠性高、节能效果显著。缺点是调速范围小，需要停电才能切换。

对于火力发电企业，在节能减排、电力市场供大于求和逐步市场化的多重压力下，企业的生存空间和盈利能力面临巨大的考验。为提高企业的竞争力和盈利能力，今后需要加大节能降耗的研究和实施力度，不断的通过内部挖潜，努力降低生产成本从而提高市场竞争力。

参考文献：

[1] 赵君有等.电机学[M].北京：中国电力出版社，2012.

[2]中国国家标准化管理委员会.旋转电机定额和性能：GB755-2008[S].北京：中国标准出版社，2008.

[3]吴明强.泵与风机的节能技术[M]. 北京：水利电力出版社，2007.

[4]王寒栋.泵与风机 [M]. 北京：机械工业出版社，2009.

作者简介：张宗庭（1986-），男，学士，工程师，从事火力发电厂电气设备管理工作。E-mail：403318215@qq.com。