火力发电厂循环水泵双速节能改造

火力发电厂循环水泵双速节能改造张绪温'刘文超2李媛3山东华电节能技术有限公司山东250014摘要:在电力市场日益竟争激烈的环境下，电机双速技术应用具有较大推广价值。循环泵电机改造双速调节后，将大大提高机组循环水调节的灵活性，优化了循环泵运行方式，提高了机组运行的经济性，节约厂用电和降低供电煤耗,经济效益显著。电机双速改造属于较为成熟的技术，具有较大的可靠性、经济性。关键词:火力发电厂;循环水泵;双速节能;改造中图分类号: TM621 文献标识码: A引言火力发电厂循环泵是发电机组冷却水系统中重要的运行设备,循环水入口温度的升高，将导致机组经济性降低。在机组运行中，为了保证机组- -直处在最优化运行状态，就必须保持机组在各种工况下的循环水经济流量,从而得到凝汽器运行的最佳真空。原机组调节循环水流量的措施，是采用启停循环泵台数的方式，调节凝汽器的循环水量，来提高机组的经济性。在某电厂#2机循环水系统，设置两台50%容量的循环泵，凝汽器所需水量与进水温度有关，运行人员主要根据运行经验和环境温度等因素启停循环泵运行台数，一般情况下，冬季运行1台，春、夏、秋季运行2台。这种调节循环水流量运行方式，虽然有- -定的经济性，但不能满足机组在不同负荷和春、夏、秋、冬四季环境温度变化对循环水入口温度的要求，同时，也存在“大马来小车”的现象。为降低发电成本，根据水泵的机械特性，泵的流量与转速一次方成正比，扬程与转速平方成正比，轴功率与转速立方成正，当通过降低转速以减少流量来达到节流的目的时，所消耗的功率降低很多。经综合调研，确定通过电气调节循环泵转速方法，来提高机组循环水系统调节的灵活性，更好地满足机组对循环水入口的要求，降低循环泵的能耗，节约厂用电量，达到节能增效的目的。1、循环水量应随冷却水温和热负荷的变化进行调整循环水的作用是冷却，简称冷却水，旨在将排入凝汽器的热量带走。凝汽器热负荷与循环水的关系式:Q=GmXCp(txr-trn)中国煤化工MHCNMH G式中，Q，为凝汽器热负荷，kW; GW: 为循环水流量, kg/s;CpT为循环水的平均温度下的比热容, kJ/ (kg. C); tu为凝汽器出口冷却水温度, °C;tr为凝汽器入口冷却水温度, °C。分析式(1)可知，假定凝汽器热负荷和凝汽器出口冷却水温度是不变量，凝汽器入口冷却水温度越低，需要的冷却水量越少;反之越多。假定凝汽器入口冷.却水温度不变，凝汽器热负荷越多，所需冷却水量就越多;反之越少。对于纯凝机组，冬季的循环水温在10°C左右，夏季循环水温在30°C左右，机组即使在相同负荷及工况下运行，所需的循环水量也是不同的。对于带抽汽的凝汽式机组,是否带抽汽运行及所带抽汽量大小，凝汽器的热负荷是不同的，相应所需的循环水量随之改变。2、电动机调速方式的选择异步电动机的转速公式:n=60f(1-s)/p式中: f-频率; s- 转差率; p-极对数。由公式可知，电动机调速有三种方式:改变供给电动机的电源频率;改变电动机的极对数;改变电动机的转差率。变频调速属于改变供给电动机的电源频率的一种电气调速方式，内馈斩波调速属于改变电动机的转差率的一一种电气调速方式，变频调速与内馈斩波同属高效无极调速方式。变极调速属于改变电动机的极对数的一种电气调速方式，变极调速属于高效有极调速方式。火力发电厂循环泵运行方式受季节因素影响较大，在同样的环境温度条件下，循环泵的运行方式基本不变，无需连续调节循环泵的转速，考虑到循环泵运行方式相对固定和改造成本等综合因素，确立循环泵转速调节为变极调速方式(即电动机为双速调速)。3、双速调速电机的基本原理由于一般异步电动机正常运行时的转差率s都很小，电机的转速n=n1(1-s)决定于同步转速n1。从n1=60f/p可见，在电源频率f不变的情况下，改变定子绕.组的相对数p，同步转速n1就发生变化，异步电动机的同步转速与磁极对数成反比，磁极对数增加-倍，同步转速n1下降至原转速的中国煤化工n也YHCNMHG将下降近似--半，所以改变磁极对数可以达到改变电动机转速的目的。双速异步电动机的变速是采用改变定子绕组的连接方式，也就是说用改变电机旋转磁场的磁极对数，从而使电机用-套绕组获得两种转速。双速电机高、低转速，主要是通过以下外部控制线路的切换来改变电机线圈的绕组连接方式来实现。(1)在定子槽内嵌有两个不同极对数的共有绕组，通过外部控制线路的切换来改变电机定子绕组的接法来实现变更磁极对数;(2)在定子槽内嵌有两个不同极对数的独立绕组。(3)在定子槽内嵌有两个不同极对数的独立绕组，而且每个绕组又可以有不.同的联接。双速异步电动机的这种调速方法是有级的，不能平滑调速，而且只适用于鼠笼式电动机。4、电机改造方案根据改造的必要性和节能降耗的空间，确立将原循环泵2:-1电动机16极单速电机改为双速(16/18极)电机，增加优化调节方式。4.1、改造前电机技术参数型号: YL1000-1611730额定功率: 1000kW额定电压: 6kV额定电流: 134. 5A额定频率: 50HZ功率因数: 0. 74额定转速: 495r/min .绝缘等级: B级接线方式:△4.2电机改造的内容4.2.1将电机的定子线圈绝缘由B级改为F级:更换电机全部定子线圈。4.2.2将原有的YL1000-1611730循环泵电机由单速(16极)电机改为双速(16/18极)电机，高速仍为16极，低速为18极。4.2.3改造后16极参数不变。中国煤化工MHCNMH G18极参数如"下:额定功率: 750kW额定电流: 101A额定转速: 330r.p. m功率因数及效率:基本不变接线:△4.2.4在电机出风口处安装1个调速接线箱，调速时通过更改调速箱内的引出线连接压板来，原电源引出线位置不变。4.3改造后电机技术参数高速低速.型号: YL1000-1611730 YL1000-1611730额定功率: 1000kW700kW额定电压: 6kV6kV额定电流: 134. 5A101A额定转速: 371r/min .330r/min .接线方式:△△绝缘等级: F级F级额定频率: 50HZ50HZ功率因数: 0. 74.0.744.4改造后电机接线图----TFL i中卓单调速端子接线图凸=2机2-1循环水泵电机接线图联锁关系:两台循环泵互为备用，当工作泵因事故跳闸时，备用泵自动投入。当循环泵出口阀门开启时，闭锁合闸。当循环泵投入运行稳定中国煤化工。当YHCNM HG循环泵出口阀开启时，闭锁手动跳闸。5、循环水泵电机改造的经济性5.1、节约用电可以最大限度地降低综合发电成本发电厂是能量转换工厂，从热力学分析看，经过锅炉、汽轮机和发电机把燃料的化学能依次转变为热能、机械能和电能，能量在转换过程中不可避免地存在各种损失，可用能逐步降低,’但能量的价值却逐步增加，热能的能价大于煤的能价，而电能的能价大于热能的能价。如发热量为20 MJ/kg的原煤价格为260元/t，其能价为0. 013元/MJ;而价格为0. 33元//( kW”h)的电能，其能价为0. 0917元/MJ。 电煤能价比为7,即节约1MJ电能给企业带来的效益相当于节约7MJ煤的能量。因此，发电厂节能工作要抓住“ 同能不同价”的特点，因地制宜，最大限度地降低综合发电成本。5.2、双速循环水泵改造的经济性改造完成后，2#机组的循环水泵可能的运行方式有:单泵低速运行、单泵高速运行、1台高速和1台低速并联运行、两台高速并联运行四种方式。估算电机节能效果,2B循泵电机其高速与低速运行的输入功率之差为970kW,若每年按低速运行4个月,则节能效果为:970 kWX 120(天) X24h=279万kW●h,假设电力.上网费以0.4元/ kW ●h计算,则节电效益为:279X0.4=111万元，投资回报明显可见。结语通过对循环水泵的双速改造,满足了机组在不同季节和不同负荷工况下对循环水量的要求，不仅增加了循环水泵系统调节方式的灵活性,也取得了相当显著的节能效果,降低了发电成本,提升了电厂的经济效率。参考文献[1]林柏，李东辉,胡光，马景冬.火力发电厂循环水泵双速节能改造分析[J].黑龙江电力,2003,06:429-431.[2]王锐,姚志春，王健,廖霜和.火力发电厂循环水泵电机双速改造的应用[A].江苏省电力工程学会、安徽省电力工程学会、浙江省电力学会.第六届电力工业节能减排学术研讨会论文集[C].江苏省电力工程学会、安徽省电力工程学会、浙江省电力学会:,2011:3.中国煤化工MHCNMH G[3]蒲钰青,徐松泉,殷飞.循环水泵电机双速节能改造[].机械研究与应用,2009,05:133-134+136.[4]鲍金春.循环水泵双速电机的节能改造[J].华电技术,201 1,09:59-60+97.中国煤化工YHCNMH G