电机技术 目ＩＨ ６６０ＭＷ汽轮机组循环水泵双速节能应用 冯俭春 （重庆松藻电力有限公司，重庆４０１４４３） 加 ｍ ［摘要］ 介绍了异步电机的调速方法，针对循环水泵电机，讨论变极调速的适用性，对循环水泵电机电气回路进行了 阐述，并着重对双速电机效能和节电情况进行了分析与对比。 关键词 循环水泵电机双速节能 ０引言 近年来，为提高机组经济性，降低生产成本，对火力 发电厂提出了节能减排的要求，以提高企业的竞争力。循 环水泵电机节能在发电企业中是重要的节能项目，目前多 数企业选用了高低速运行方式，即用一套定子绕组，仅改 变其接线方式，不添置任何设备，就可实现两种转速。这 种方式费用低、维护保养方便、运行可靠，节能效果显 著，是循环水泵节能发展的方向。 １循环水泵高低速节能原理 由循环水泵的性能曲线（如图１所示）来看，在较小范 围内改变转速时，其效率近似不变，而流量Ｑ、扬程Ｈ、 功率Ｐ与转速 则相应成一次方、二次方、三次方关系下 降，因此通过改变较少的转速，就可大幅降低功率，而流 量、扬程下降幅度较少，从而达到节能降耗的目的。 ０ ２０ ４０ ６０ ８０ １００ １２０ １４０ １６０ １８０ ２００ Ｑ ，Ｌ ８ 图１ 循环水泵流量、扬程、转速、效率曲线图 ２双速电机原理 双速电机属于异步电机变极调速，是通过改变定子绕 组的连接方式来改变定子旋转磁场磁极对数，从而改变电 机的转速。根据ｎ 一６０，／Ｐ（ 为同步转速，，为电源频 率，Ｐ为磁极对数）可知，异步电机的同步转速，ｚ 与磁极 对数Ｐ成反比；磁极对数Ｐ增加一倍，同步转速 下降至 原转速的一半，电机额定转速ｎ也将下降近似一半，所以 改变磁极对数可以达到改变电机转速的目的。电机低速绕 组接法和高速绕组接法如图２所示，用接触器控制双速电 收稿日期：２０１３—１２—０９ ３６｝ｗｗｗ．ｃｈｉｎａｅｔ．ｎｅｔ ｌ中国电工网 机电气控制原理如图３所示。 Ｖ２ （ａ）低速绕组 图２绕组接线图 ＱＦ Ｌ１１ ＦＲＩ ＫＭ１ Ｌ１３ 图３接触器控制双速电机电气控制原理图 ３循环水泵节能运行模式 在实际运行中，不同负荷、不同季节的凝汽器供水量 只有依靠增减循环水泵的数量来调节。在春、秋及冬季高 负荷工况下会出现一台循环水泵供给一台机组的冷却水量 偏少，两台循环水泵机组供给的冷却水量又偏多的局面。 而采用双速电机，循环水系统在冬季可单泵低速，在夏季 高负荷时可双泵高速运行，春、秋季水温降低时可双泵低 速运行，从而在不同季节的不同环境下实现有效节能。 为了实现机组节能降耗的目标，将循环水泵电机由单 一转速改为由双速电机驱动，在四季水温及负荷工况变化 时，通过改变循环水泵电机转速和几台循环水泵不同转速 组合的运行方式，来大幅降低循泵耗电量。单机两台双速 循环水泵的运行组合方式可分为一台低速、一台高速、两 台低速、一台低速一台高速、两台高速五种。 ４电机单双速的节能效果 ６６０ＭＷ机组一般循环水泵组的设计参数：水泵流量 电机技术 Ｑ为９．４６ ／ｓ，扬程Ｈ为２７．０ｍ，效率＇７为８６％，转速 单速循环水泵相比，按生产成本０．３８元／（ｋＷ・ｈ）计，则 配置一单一双循环水泵时的全年可节约电量为４４０．６４万 ｎ为４２５ｒ／ｍｉｎ；电机功率为３ ４００ｋＷ，电压为６ ０００Ｖ，电 月一１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ 份一月月月月月月月月月月月ｎ 月 ｋＷ・ｈ，节约直接费用为］６７．４万元；配置两台双速循环 流为４１７Ａ，极数为１６或１８极（可调）。 由近似公式计算可知，高速、低速下的额定功率分别 为３ ４００、２ ３８０ｋＷ，转速分别为４２５、３７８ｒ／ｒａｉｎ，扬程分 别为２７、２１．３ｍ，流量分别为３４ ０５６、３０ ２７２ｍ３／ｈ。电机 １６极和１８极的三相外接线由两个开关分别控制，并互为 水泵时的全年可节约电量为５８７．５ｋＷ・ｈ，节约直接费用 为２２３．３万元。 （３）投资与节能效益比较。单台双速循环水泵电机比 单速循环水泵电机增加设备费用约４０万元，对采用一单 一闭锁，即一个开关合闸时另一个开关不允许合闸。低速运 行时，流量和扬程降低较小，而功率降低幅度大，单台泵 降低功率约１ ０２０ｋＷ，达到了节能降耗的目地。 （１）循环水泵运行情况比较。据统计，冬季循环水水 双循环水泵的配置和两台双速循环水泵配置作经济比 单一双循环水泵的设备配置全年节能效益为１６７．４ 较。 一万元，单速电机改双速电机增加４Ｏ万投资，低速运行约４ 温低于１５℃时，负荷低于４００ＭＷ，单台机组可运行一台 个月收回成本；两台双速循环水泵的设备配置全年节能效 益为２２３．３万元，单速电机改双速电机增加２×４Ｏ万元投 资，低速运行约３个月收回成本。可见，采用两台双速循 环水泵的设备配置，其节能效果更明显。 低速循环水泵，其水量满足机组运行工况需要；其它季节 和负荷可进行多种组合方式调节。基于大部分地区气候条 件，循环水泵全年运行方式统计见表１。 表１循环水泵全年运行方式统计表 全单速循泵 ～一单一双循泵 ～两台双速循泵 一５结束语 循环水泵采用双速电机已逐步在各大火电厂得到应 用，新建电厂时已直接将循环水泵的电机配套为双速调 节，已投运电厂也在进行相应技改。实践证明，循环水泵 单速 单速 一低速 单速 一低速 单速 ～～两单速 两单速 两单速 两单速 两单速 两单速 两单速 两单速 两单速 一单速一低速 单速一低速 单速一低速 两单速 两单速 两单速 两单速 一一两台低速 单速一低速 单速一低速 两单速 采用双速电机是成熟、可靠的，完全能达到节能、减排、 增效的成效。 参考文献 两单速 两单速 两单速 单速一低速 单速一低速 单速一低速 两台低速 一［１］叶涛．热力发电厂ＥＭ］．北京：中国电力出版社，２００４ ［２］邢国清．流体力学泵与风机［Ｍ］．北京：中国电力出版社， ２００４ 单速 单速 １８０ 单速 ２４０ 全年单台低速泵 运行时间合计／ａ 说明 共 运行方 ’ 共 运行方式， 共五种运行方式 ［３］赵明，许缪．工厂电气控制设备［Ｍ］．第２版．北京：机械工业 出版社，２００６ 无低速运行方式无两台低速运行方式 ［４］易泓可．电气控制系统设计基础与范例［Ｍ］．北京：机械工业 出版社，２００５ （编辑丘石） 注：南方年均气温较高的地区不适宜一台低速泵运行 （２）采用低速运行的经济性比较。与单台机组配两台 （上接第３３页） ｔｎｒｎ。此台电机转子表面采用溶液腐蚀法处理，之后 动，给转轴带来不利影响，故该方案不合适。经综合比 再进行２次研磨和清洗处理。 较，决定采用换轴方案，但电机原始资料已丢失，需现场 测绘断轴和联轴器，以确定转子轴设计尺寸。 换轴过程：将旧转子上镗床镗孔，压掉转子轴，鉴定转 子笼条及端环是否有断裂及开焊现象；然后对转子轴下料， 原电机转轴为＃４５锻钢，新轴使用４２ＣｒＭｏ合金钢；接着对 新轴做无损探伤试验，并对轴料做正火处理；之后，将转子 电机定子转子修复完成后，对轴瓦进行重新浇铸、修 刮并调整间隙，更换浮动密封圈。电机组装完成后还要进 行试验，试验合格后才能投入使用。 ３结束语 电机所采用的修复方案简便可靠，所需试验设备简单、 接线简洁。修复后，电机上线使用１年来温升正常，运行稳 定，满足生产工艺的需求，取得了较为直观的经济效益，同 时也为今后大型电机同类型故障的修理提供了经验。 参考文献 轴上车床进行粗加工，并再次进炉做调质处理；接着将转子 轴上车床做精加工，注意在轴承位置预留加工量；精加工 后，将转子轴上磨床磨轴瓦位置，再压装转子铁心；最后将 转子上车找正、校正，再进行动平衡试验。 对于转子表面轻微擦伤和硅钢片间短路，可采用与定 子铁心相同的处理方法；当擦伤严重时，简便的处理方法 是将转子车光一圈，一般控制车削深度为０．１０～０．２０ ［１］辜承林，陈乔夫，熊永前．电机学ＥＭ］．第２版．武汉：华中科 技大学出版社，２００５ 电工技术ｌ ２０１４ｌ ２期ｌ３７
