发电厂循环水泵电机双速改造技术掌握和应用

冯建利

冯建利

新乡华新电力集团股份公司河南新乡453011

摘要：近年来，随着技术进步，实现循环水泵电动机调速方法很多，应用也比较广泛，但双速改造技术可以用一套定子绕组仅改变其接线方式，不添置和改变任何设备，即可达到两种速度。从目前来看此种方法无论对改造费用、维护保养、运行方便及可靠性方面，都具有较强的优势。本文介绍了新乡华新电力集团股份公司对循泵电机双速改造技术的突破与掌握，并在多家发电公司实施了改造方案，在增加本企业收入利润的情况下，为发电公司节约了用电，取得了明显的节能经济效益。

0引言：

在火力发电厂中，大型立式异步电动机拖动循环水泵，为凝汽器供水。循环水泵是电厂的重要辅机之一，其用电量占厂用电量的10%～17%，凝汽器所需水量与进水温度有关，进水温度越低，凝汽器所需水量越小。由于季节不同，水温也不同，冬季时，水温最低，凝汽器所需水量最小。因此，利用大自然的季节变化，能节约水量，节约电能。

1双速改造原理

一般循泵配套的是恒速电动机，季节变化时，采用调节水泵阀门挡板的开度来调节水量，不能调节水泵转速来改变水流量以达到节能目的。为此，若用可变速的电动机来驱动水泵，冬季时，采取低速小功率运行，就可节约大量的电能。

根据泵类机械流体相似定律，在一定范围内改变泵的转速，泵的效率近似不变，其性能近似关系式为：

Q1/Q2=n1/n2，H1/H2=(n1/n2)2，P1/P2=(n1/n2)3。其中Q1.H1.P1.Q2.H2.P2分别表示在转速n1和n2情况下水泵的流量、扬程和所需的轴功率。

根据上述关系式，假设将3150KW16P循泵电动机改为16/18P双速电动机，则电机在18极运行时，水泵流量为16极运行时的0.89倍，扬程为16极运行时的0.79倍，轴功率为16极运行时的0.70倍，相当于水泵流量减少11%时，电机输出功率可减少30%。因此，采用转速差不大的相邻极数的双速电动机驱动水泵，根据各季节水温的变化选择驱动转速，调节供水量，能有效的节约电能。

2改造技术的掌握

双速改造技术最初起源于湘潭电机厂，湘潭电机厂组织高精尖技术人才经过努力，设计掌握了该项技术。后来修理行业中，上海几家大型修理厂家逐步掌握了该项技术，该项技术保密程度非常高，河南的电机修理行业无一掌握。

我公司准确把握市场，周密安排布置，成立了双速改造技术突破小组，在郑州裕中能源有限公司30万机组循环水泵电机改造成功，并逐步掌握了该项技术，成为河南电机修理行业掌握该项技术的唯一厂家。

这种双速节能改造技术，采用变前极和变后极都是60°相带的换相法变极，这种方法能使电机在两种转速时均能获得良好的运行性能。切换电机转速时，在一只专用的出线盒内改接连接片，即可换成另一种转速。

在改造成双速电机后，定子绕组以极对数为基本极，Y型接法，高速时电机各项性能与原来全部一样。在低转速时，定子绕组为Δ型接法，因绕组仍有较高的分布系数，故其输出功率仍能满足低速时水泵所需功率，且电机的温升、振动、噪声也均能符合国家相关标准的规定值。

改造时只需更换定子绕组，电机其余零部件全部利用,电机原进出线、进出水、安装位置等情况均不变。

3双速改造技术的应用

3.1工程实例

平顶山鲁阳发电有限责任公司#1、#2机组为1000MW超临界火电机组，循环水系统采用单元制闭式供水,冷却水塔自然通风,水塔出水高度为15.10m。每台机组配备3台循环水泵,循环水泵的型号是88LKXD-27,为立式单级单吸导叶式,转子可抽出式混流泵,其流量8.8m3/s,扬程29.20m,转速370r/min,效率85.5%,轴功率2948.3kW。驱动电机型号为YKSL3400-16型,额定电压10000V,转速373r/min,额定电流249A,功率因数0.83,额定功率3400kW。

泵体参数性能汇总表：

3.2改造方案论证?

目前火力发电厂中的风机水泵大部分是异步电机，国内外经过长期的研究探索，异步电机的节能改造技术较为常用的方法有两种，即变频改造和双速改造。?

（1）改变循环水泵出入口门开度。通过改变循环水系统的管路特性，能够在小范围内调节水量，但是几乎没有节电效果，一般不予采用。

（2）改变循环水泵投运台数适用于有2台循环泵以上的系统，该厂如果同时运行2台泵，不仅耗电量增加较多，而且凝汽器水侧压力太大，不利于凝汽器安全运行。

（3）改变循环水泵转速。循环泵实现调速运行是最为经济的运行方式，可根据循环水温和排汽量的大小来调整循环泵的转速以达到相应的循环水量。其

中又有变频调速和双速调节2种。

（4）加装高压变频调速装置对循环水泵电机进行调速控制，这种改造优点是调速作用明显，但存在初期投资大，维护成本高，可靠性不高等缺点。?

（5）将循环水泵电机进行变极改造，利用电机本身条件，将单速电机改为双速电机，在国内应用较广、经验成熟且费用低，工期短，但节能效果没有变频调速好。?

另外串级调速和永磁改造也是异步电机良好的节能方式，但在大功率高压电机中应用不是很广泛。?

（4）（5）两种改造方法都能做到对循环水泵的转速进行控制，保证改造后的循环水泵调速性能提高，达到节能降耗目标。变频调速改造根据以往改造经验一次性投资约300~400万元,而双速电机改造最多只需要50万元左右，且改造周期只需要一个月左右。因此循环泵电机双速改造方法比较符合现场实际，因此可以考虑将目前循环水泵电机改造为双速电机。

3.3循泵改造要求达到的效果

（1）根据汽温变化及时调整循泵运行方式，减少循泵电能消耗。

（2）提高循泵的使用寿命，减少系统噪声。

（3）保证机组运行在最佳真空状态下。

3.4改造前运行情况

改造前运行情况：单台循环泵运行时电流值约为208±2A，两台循环泵运行时电流值各约为220±2A。

改造后运行情况：两台高速泵运行时电流值各为220±2A；一高一低速泵运行时，低速泵电流值约为166±1A，高速泵电流值约为212±1A；单台低速循环泵运行时电流值约为158±1A。供水压力单泵低速运行与高速时均为0.15MPa,冷却塔淋水面积基本不变,淋水密度减小。

节电效果：3400KW16P电机在低速即18P状态运行时（功率为2400KW），每小时少用电1000KW即1000度电，一天少用电24×1000=24000度，按冬季100天计算，每年少用电100×24000=2400000度，若按每度电0.41元计算，则每年可节约0.41×2400000=98.4万元。

我公司掌握该项技术后，已累计改造电机30余台，创造销售收入约600万元，这些电机在发电公司投入运营后，每年累计节约电能约8000万度，按每度上网电价0.41元计算，每年可以节约厂用电费用约3200万元，经济效益非常可观。

4结束语

（1）循环水泵电机双速改造是可行的，我公司掌握的技术是科学先进可靠的。

（2）循泵改造的结果表明：通过改造可以大大提高机组循环水泵调度的灵活性，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，防止冷却塔结冰的作用，将循环水泵的电机改为双速电机，优化循环水泵的运行方式，可以取得明显的经济效益。