沙湾水电站变频泵技改浅析

2014-12-02刘恒

四川水力发电 2014年2期

刘恒

(四川圣达水电开发有限公司，四川乐山 614900)

1 沙湾水电站消防水系统

消防供水系统的正常运行是保证水电站消防安全的最后一道防线，事关人身、机电设备和财产安全。与消防水系统管网相连接的各种消防泵，特别是变频泵是消防水系统的核心和重要设备;而引起变频泵故障的原因包含水泵机械故障、电机电气故障以及水泵和电机协联故障等。

沙湾水电站消防水系统由遍布全厂的消防管网、消防清水池、消防水箱、3台消防泵、2台消防水箱供水泵和2台变频泵组成。消防水来自前池(高程为420m的取水口)，经两台全自动滤水器过滤后向消防清水池注水。消防水箱供水泵、变频泵和消防泵并列设置。正常情况下，2台消防水箱供水泵将水从消防清水池抽至坝顶的消防水箱，作为备用消防水;2台变频泵向消防管网供水以保证消防水系统压力正常运行。消防水经全厂消防管网供给全厂各层的消防栓、机组及主变雨淋阀、油库、机组主轴密封和生活用水等，形成消防水系统环网。

3台消防泵和隔膜式气压供水罐接于消防水系统环网。隔膜式气压供水罐接入0．7MPa的低压气，以调节消防水系统的压力。当电站厂房内发生火灾、消防联动控制器动作时，启动消防泵，向消防水系统环网加压供水，确保系统水压和用水量满足消防安全要求。

2 变频泵存在的问题

变频泵及电机参数:变频泵电机型号为YVF160M2-2，功率15kW，绝缘等级 F，转速2900r/min，额定电流29A，额定电压380V。变频泵型号为 XBD8．5/5．7-65-315，扬程 85m，吸程7m，流量5．7L/s，效率36%，配用功率15 kW。

2台变频泵正常运行时一主一备轮换运行，电机的冷却风机正常且通风良好。在运行过程中发现2台变频泵电机本体温度偏高，约为78℃。电机对地绝缘电阻最小值为520MΩ，符合电机正常运行要求。变频泵工频运行时电机最高电流为37．8A，最低为 33．8A，其额定电流为29A;但变频泵工频运行时的实际电流超出额定电流8．8 A。检查变频泵及电机轴承完好，摆度值符合技术规程规定，在更改变频器频率设定值的情况下，变频器控制系统经常出现频率设定值漂移现象，不能满足变频泵安全运行要求。因此，需对其进行技改。

3 消防变频泵的技改方案

根据变频泵工频运行时的实测电流，计算得到在工频运行时的实际功率为19kW，超过了变频泵的额定功率。由此可见，沙湾水电站变频泵工频运行时，电机本体温度偏高是由于电机过负荷引起的。根据水泵切割抛物线原理，对变频泵叶轮进行了适量切割，在满足供水压力的前提下，可通过降低变频泵的扬程和减小泵的出流量的方式以满足工频运行时电机按额定电流运行。

将变频泵的额定功率P'作为变频泵叶轮切割后的功率，工频运行时电机过最大电流时的功率P作为切割前的功率。根据水泵切割定律［1］，切割后变频泵叶轮直径为D'2，计算过程为:

根据水泵切割定律计算变频泵切割后的扬程H'和流量qv。计算过程如下:

经计算得到变频泵轮叶切割后的直径D'2为291mm。变频泵叶轮切割量的多少受制于比转速ns的大小，比转速和切割量必须满足切割定律的限制条件。切割量大，则不能保证变频泵切割前后的过流面积和叶片安放角，这将不能满足工程需要，同时也不满足切割定律的条件。计算得到切割后的变频泵叶轮尺寸是否满足叶片安放角和过流面积还需验证。变频泵切割后的比转速ns计算如下:

切割量△D和切割比K计算如下:

根据切割定律关于切割水泵叶轮外径的最大允许切割比K与比转速ns的关系，即比转速ns＜60r/min，叶轮切割比K不大于0．2才能满足切割定律的要求［1］，沙湾水电站消防变频泵切割后的比转速ns为31r/min，切割比K为0．076。对变频泵叶轮进行切割后不改变叶片安放角，过流面积达到要求，满足切割条件。

综上所述，由计算得到的切割后的变频泵叶轮直径为291mm，采用只切割变频泵叶轮叶片而不切割叶轮前后盖板的这种新型的切割技术，对沙湾水电站消防变频泵进行现场打磨叶片［2］处理，回装调试运行的各项技术参数为:变频泵的功率为15kW，效率为38%，扬程为72m，流量为5．26L/s。研究表明:低比转速水泵叶轮小幅度切割后效率反而增加［2］。实际运行校核结果表明:此举可保证变频泵叶轮切割前后效率基本不变，满足变频泵供水运行的设计要求。