1000MW机组循环水系统的节能改造

摘 要：循环水泵是火力发电厂中主要的辅机之一，在1000MW机组其所占厂用电率约0.7%—0.8%，如何降低循环水系统在机组低负荷下的能耗水平，成为一个重要的研究课题，本文就某厂1000MW机组循泵的定速改为双速的改造方案和运行调整方法进行说明，阐述循环水系统循泵改双速的可行性，为循环水系统冷却水量的优化调节运行提供可借鉴的依据。

关键词：循环水系统；双速电机；运行调整

0 引言

最有利真空亦称最佳真空就是指由于凝器真空的提高，使汽轮机功率增加与循环水泵多耗的电量之差为最大时的真空。目前，凝汽器真空主要依靠调节冷却水流量来控制，根据循环水泵流量Q、扬程H、轴功率N与转速n的关系：Q1/Q2=n1/n2，H1/H2=（n1/n2）2，N1/N2=（n1/n2）3，速度n的三次方与轴功率N成正比，在n降低不大的情况下，轴功率大幅降低，而对扬程影响次之，对流量影响最小。只要改变一下转速，即可达到所求的冷却水参数。而达到变速的方法较多各有利弊。因冷却水量变化并没有要求无极变速的必要。往往是夏季、秋季之差最多增加春秋季一档既能满足电厂实际运行需要。因此，配以改变电机极对数的变极调速电机是理想的。因它运行可靠、效率高、不多占场地、造价低，且易于改造现有电机为双速电机。

1 改造前现状

某1000MW机组配置三台2200HDC-29循泵，其中甲循泵为双速电机，乙、丙循泵为定速电机。设计工况两运一备，凝器采用双背压运行。投产以来夏季高温高负荷工况下，两台高速运行；冬季高负荷工况下，单台高速运行时循环水量不足，使得两凝器背压偏差加大，凝器水位控制困难，同时凝器胶球清洗效果因循环水流速下降而变差，造成凝器结垢严重，使得冷端效率下降。一般采用一高一低循泵运行，而采用一高一低循泵运行在冬季水温较低时凝器真空将超过机组最佳经济真空，造成循泵电耗过大经济性下降。这就无法保证机组的长期经济性稳定运行，而且一直以来缺乏合理的控制和调节手段，无法实现循环泵的功耗跟随机组负荷调整。

为了降低厂用电率，通过循泵运行方式的调整，使得经济效益最大化。采用将丙循泵再改造为高低速模式，这样在冬季工况下双低速运行，既可以保证凝器背压在经济工况下运行，又保证凝器胶球清洗效果，同时降低降低厂用电率，给公司创造可观的效益。

2 电机改造方案

（1）在不改变转子、定子铁芯、机壳等部件，只更换定子绕组的前提下，将电机改造为16P/18P双速电动机并仍拖动原循环水泵，改造后的电机功率在16P运行时仍能达到3400KW，改接18P运行时，功率应达到2300KW以上。

（2）改造后电机绝缘等级为F级（温升按B级考核），接线端子为瓷瓶接线柱方式，截面积和强度满足40KA短路冲击电流而不损坏。

（3）手工停机切换：在电机停转不带电情况下，在一只置于电机机壳适当位置的改极接线盒内，用手工改接连接片，即可换成另一种转速。电机的原所有出线盒保持原位置，新做一改极出线盒，新出线盒应保证连接片安全净距，各导电部件安全可靠，高低速切换时只需改变内部接线端子上的连接片，端子连接片截面不小于100mm2，端子接线图制作在不锈钢牌上，并固定在接线盒内侧。

（4）定子绕组连接方式：电机进行双速节能改造，对定子绕组采用的是变极前、后都是60°相带的换相法变极方式。切换电机转速时，在改极箱内手工改接连接片，即可换成另一种转速。在改造成双速电机后，对定子绕组以原16P为基本极，在18P转速时，输出功率仍能满足拖动原循环水泵的要求，且电机的温升、振动、噪声及其它低电压自起动性能、空载下的超速性能、热态下承受过电流性能也均能符合国家相关标准的规定值。

（5）利用原定速泵的断路器及电缆，无需另外增加新断路器及电缆，节约投资的同时减少改造工作量。

（6）定子线圈全部更换，采用F级SBEMB/155，聚酰亚胺薄膜绕包双玻璃丝包扁铜线，按图纸绕制成梭形后，在专用设备上拉型、整形，线圈绕制后，外包脱模带，在模具上胶化，温度180±5℃，半小时。

3 运行调整

该公司所处苏北沿海地区，春秋季节时间相对较短（约2个月），基本上冬季（约4个月）一结束，就进入夏季。较佳循泵运行方式是冬季双低速夏季双高速运行，春秋为一高一低运行方式。由于改造后的循环水泵采用高低速泵共用一断路器、电缆，故在秋冬交接需要调整为双低速运行时，要将该电机手工更改连接片同时对断路器的保护进行相应更改，使其能够在低速状态运行，而在春夏交接时进行相反操作即可。

4 经济分析比较

4.1 效率比较

一高一低循泵运行与双低速循泵运行。因高速循泵扬程与低速循泵扬程不同，使得低速循泵与高速循泵组合运行时效率下降。

循泵高速运行电流417A低速运行电流311A，因此循泵双低速运行较循泵一高一低运行方式至少可以降低55A，同时保证凝器经济真空及胶球装置有效运行，保持凝器冷端的高效性。

4.2 节电比较

改造前循泵只有一台是高低速模式，冬季机组运行折中方式是采用一高一低循泵运行，这样较双低速运行方式每天将多耗电：1100*24=26400（kWh）。以一年冬季4个月计算：2.64*30*4=316.8（万kWh）。

4.3 总投资及回收期

按照上述改造方案，总投资仅需要30万元。以一年冬季4个月计算，节约的电量按厂用电价格0.3元/kWh计算：316.8*0.3=95.4（万元）。

5 结论

循泵增改一台高低速电机，运行调整方式灵活多样，使得机组能够在更接近最佳真空状态下运行，投入改造资金少，降低厂用电明显，同时还带来凝汽器钢管减少结垢带来的效益。不足一年就能收回成本，且响应了国家节能减排政策，很值得推广。

参考文献：

[1]杨兴瑶.电动机调速的原理及系统[M].北京：水利电力出版社会 1995.

作者简介：岳涛（1970-），男，江苏连云港人，本科，工程师，高级技师，主要从事：发电厂集控运行工作。endprint