浅谈循环水泵节能改造

浅谈循环水泵节能改造

刘保

刘保

（福建晋江天然气发电有限公司福建晋江362251）

摘要：简述燃气轮机发电厂循环水泵高低速改造，春秋冬季工况，采用低速方式提供循环水方案的可行性，希望能对同行有参考价值。

关键词：循环水泵；双速改造；节能分析

0引言

随着电力拖动技术的发展，三相异步电机调速方法有很多。广泛应用的有两种：增加变频器、高低速（统称双速）改造。前者增加变频设备，费用高，工期长；后者利用电机自身条件，改变电机定子绕组接线方式，达到双速的效果，设置一个高低速切换箱，将定子绕组12级14级绕组线引至高低速切换箱，用连接片改变电机极对数，达到调速的目的，此改造经济效益不如变频器。

1循环水泵改造方案

第一种方案：增加变频设备，工期长，投资高。第二种方案：电机双速改造，经验成熟、费用低、工期短。

某厂循环水系统配8台循环水泵，向4×390MW联合循环机组凝汽器提供冷却水。

每台循环水泵容量按1台机组最大用水量50%考虑。每2台机组供水管间设联络阀，春秋季开启循环水管联络阀2台机组3台循环水泵（简称2机3泵）的运行方式，冬季采用1台机组1台循环泵（简称1机1泵）的方式运行，每台机组双速改造1台电机。

循环水泵为立式斜流泵结构，其电机参数：

生产厂家：湘潭电机股份有限公司

型号：YKKL1120-12/1180-1TH

启动方式：直接启动

额定功率：1120kW

额定电压:6kV

额定电流:144A

额定转速:495r/min

额定频率:50/Hz

效率（%）：88

电机极对数：6

1.1某厂循环水泵运行方式

根据海水温度调整循环水泵运行方式，1、2、12三个月海水温度低于15℃，采用1机1泵运行方式，循环水流量还有余量。3、4、11三个月海水温度低于20℃，采用1机1泵运行方式无法保证凝汽器较高的真空度,影响汽轮机热效率，故用2机3泵运行方式。

1.2电机双速改造原理

电机转速公式n=（1-s）60f/p…（1）式（1）：p-极对数s-转差率

改变电机极对数P即可改变转速，将12极改为14极，转速降为424r/min。根据离心泵比例定律，在一定范围改变水泵转速，水泵效率近似不变，性能近似关系式：

Q1/Q2=n1/n2……（2）H1/H2=(n1/n2)?…（3）

P1/P2=(n1/n2)?…（4）

其中Q1、H1、P1（Q2、H2、P2）分别表示在转速n1（n2）水泵的流量、扬程和轴功率。

2改造安全性分析

2.1改造后循环水泵参数

某厂循环水泵为斜流泵，参数如下：

型号：60LKXA-20.1

扬程：19.5m

汽蚀余量（NPSHr）：7.2m

轴功率：891kW

输送介质：海水

流量：14760m?/h

效率：88%

转速：495r/min

最小淹没深度：3.5m

根据离心泵比例定律及关系式（2）、（3）、（4）转速n2时循环水泵参数：

转速比n2/n1=0.85，流量Q2=12643t/h，扬程H2=14.3m，轴功率P2=560kW

2.2改造后可行性

2.2.1冬季1机1泵

某厂机组两班制调峰，以3号机为例，满负荷（395MW），海水温度按最高计算

式：Dc×（h1-h2）×x=Dw×（t1-t2）Cp…（5）汽轮机排汽流量Dc=360t/h

汽轮机排汽干度x=0.95

汽轮机排汽温度为31.9℃

排汽焓h1=2559kJ/kg

凝结水焓h2=134kJ/kg

循环水流量Dw

循环水进水温度t2=11.6℃

循环水出水温度t1=26℃

水定压比热Cp=4.187kJ/(kgK)

带入式（5）得：Dw=13756t/h

刚好为循环水泵流量，凝汽器端差δt=32-26=6℃，明显偏大，影响端差主要因素有：1、钛管水侧或汽侧结垢2、凝汽器漏入空气3、钛管堵塞4、循环水量过剩。表1数据理论条件下，忽略钛管堵塞结垢、凝汽器漏入空气因素对端差的影响，控制端差在3℃，则循环水出水温度≥29℃。按t1=29℃计算，循环水量Dw=11199t/h，小于改造后流量，满足1台机组冬季满负荷循环水量需求。

2.2.2春秋季2机3泵

根据表1得数据：

汽轮机排汽流量Dc=360t/h

汽轮机排汽干度x=0.95

汽轮机排汽温度36.2℃

排汽焓h1=2567kJ/kg

凝结水焓h2=138kJ/kg

循环水进水温度t2=17℃

循环水出水温度t1=31℃

水定压比热Cp=4.187kJ/(kgK)

带入式（5）得：Dw=15703t/h

海水温度15-20℃工况下，1台循环水泵无法满足需求，故用2机3泵运行方式，1台机组获得循环水量22140t/h，超过春秋季机组对循环水的需求量。改造后仍用2机3泵，海水温度小于20℃工况下，安排两台低速、一台高速循环水泵运行，1台机组所获循环水流量为20023t/h，能满足春秋季工况需求。

3改造后经济效益

3.1节能原理

12P循环水泵电机改为12/14P双速电机参数变化：流量Q2=0.85×Q1，扬程H2=0.73×H1，轴功率p2=0.63×p1；循环水泵流量减少14%，电机输出功率减少37%。冬季工况，采用相邻极数的双速电机驱动循环水泵，能达到调节供水量的效果。

某厂1120kW12P循环水泵电机改为12/14P双速电机，既能保持12P功率不变，又14P功率为706kW，低速运行，每小时节电414kW。两班制运行方式，每天运行16h，节电：16×414=6624kWh。

3.2节能效益

海水温度低于15℃三个月经济效益如下：（按三个月90天、电价0.55元计算）

运行方式：1机1泵（低速运行），节约电耗：596160kWh，节约成本：32万元。春秋季海水温度15-20℃三个月经济效益如下：（按三个月90天、电价0.55元计算）运行方式：2机3泵（2台低速、1台高速），节约电耗：596160kWh，节约成本：32万元

综上所述，每年1台机组节约64万元，每台循环水泵改造成本约20万元，平均每年可节约44万元。

4、结语

燃气蒸汽联合循环机组实行循环水泵双速改造是可行的，满足机组在各工况下的需求，节约厂用电，提高经济效益。

参考文献：

[1]福建晋江天然气发电有限公司.集控运行规程，2014-01

[2]叶建青循环水泵双速改造可行性分析及实施发电设备，2010NO.5

[3]张良瑜泵与风机.中国电力出版社，2005

作者简介：

刘保(1988-)男，毕业于保定电力职业技术学院，主要从事燃气-蒸汽联合循环运行工作，Email：229171469@qq.com