发电厂主厂房中央空调水系统电机降温节能改造

摘 要：发电厂主厂房中央空调水系统的水泵电机是电厂用于对中央空调冷水机组进行冷却水和冷媒水的水循环、是确保中央空调正常运行的关键设备，否则因空调水系统的水泵电机的损坏影响中央空调的运行，以此同时会对发电厂主厂房重要生产设备场所的安全稳定运行造成重大的危害。因此，分析主厂房中央空调水系统的水泵电机的故障形态和过流发热原因，并就此提出关键的技术改进措施，对提高主厂房中央空调水系统的水泵电机可靠性和节约能耗有重要意义。

关键词：中央空调水系统；电机；水泵叶轮

1 技术原理

粤嘉电力有限公司5、6号机主厂房中央空调水系统分别为冷却水系统和冷冻水系统。冷却水系统和冷冻水系统各有3台水泵，合计6台水泵，正常运行工况为：2个水系统各有2台运行1台备用。2005年设备投入运行，6台水泵电机在运行中均出现电机过热，机体温度在70℃以上，高温运行致使电机轴承油脂劣化快，2至3个月就烧坏电机轴承，甚至还造成电机定转子扫膛报废电机。造成电机温度过高主要是电机满负荷运行，表计显示电机负荷为103%，电机超负荷运行必然造成电机超温易损。电机正常运行状况是负荷在额定80%左右，一般不得超过90%，必须降低电机运行负荷才能满足设备的安全运行要求。如何降低电动机过载运行，我们按照过载产生的通常原因：（1）填料压盖过紧。（2）水泵叶轮损坏。（3）流量过大。分别进行对应处理方法：（1）拧松压盖。（2）更换叶轮。（3）关小闸门，减少流量。但以上的处理方法无法解决电动机过载现象。问题出在哪里呢？我们据现场调查发现，水泵与空调机流量配置不合理，造成水系统有堵压过载，电机过负荷运行现象。在保证水系统流量需求范围内，通过切割水泵叶轮使水泵出力降低，从而实现电机节能降温改造。

2 改造技术方案

空调水系统中出现堵压过载，根本原因是泵出力与系统需求出力不匹配所致，中央空调系统的要求是对单位时间内水通流量有要求。查对主厂房空调系统资料，空调冷凝器要求的流量是86.3m3/h，配套的水泵为冷却水泵KTB125-100-315，电机功率15KW，流量为100m3/h，扬程为32m；空调蒸发器要求的流量为70.2m3/h，配套的冷冻水泵为KTB125-100-400，电机功率18.5KW，流量为88m3/h，扬程为38m；二套系统水流量都有富余，改造不是简单将流量降下来就可以，扬程必须满足现场实际要求。于是将冷却水和冷冻水系统改造方案制订如下。

2.1 冷却水泵改造方案为：因此根据原设计图数据，核算出空调冷却水从主厂房14米层到23米冷却塔层，除去弯头、阀门及管件阻力损失，加上泵排出的几何高度，核算冷却水泵的扬程25m已足够。

根据叶轮切割相似公式：

Q1/Q2=D1/D2 （1）

H1/H2=（D1/D2）2 （2）

原冷却水泵扬程H1=32m，叶轮直径D1=328mm，需要水泵扬程H2为25m，根据公式（2）有：

32/25=（328/D2）2得D2=289.9，取D2=290mm。

原水泵流量Q1=100m3/h，，叶轮直径D1=328m，根据公式（1）有：100/Q2=328/290得Q2=88.4m3/h；切割后流量参数满足要求参数86.3m3/h，叶轮切割后直径D2=290mm符合使用要求。

2.2 冷冻水泵改造方案为：空调冷冻水泵从14米层至0米层UPS室管长约110米，直角弯头共16个，用户终端盘管空调16个，核算扬程为27m足够。原水泵流量Q1=88m3/h，扬程38m，叶轮直径D1=400mm38/27=（400/D2）2得D2=336.8，取D2=337mm原水泵流量Q1=88m3/h，叶轮直径D1=400mm，根据公式（1）有：88/Q2=400/337得Q2=74.1m3/h；切割后流量参数满足要求参数70.4m3/h，据上，叶轮切割后直径D2=337mm符合使用要求。

据上二个方案，通过计算均符合本次改造要求，也即是保证主厂房空调系统冷却水流量并实现水泵降压节能。

2.3 关键技术及主要创新点

本次改造关键技术是根据现场实际情况，找出离心水泵与现场空调机组实际需求不相符，造成系统堵压引起电机过载运行，吸收叶轮切割技术并转化应用，在叶轮切割后水泵在出力和扬程均下降，但出力仍满足主厂房空调系统冷却水流量，避免了系统过流堵压运行问题。这项改进，能有效降低电机负荷出力，达到保流量降压改造要求，实现主厂房中央空调水处理系统电机节能降温改造目标。

综合评述及对比情况：通过水泵叶轮切割，就能实现电机负荷下降目的，较更换水泵配套设备，此项改进节省大量人力物力。水泵叶轮切割小于10%效果无，切割极限不可以超过25%，叶轮切割也不是越大越好，冷却水泵切割量为11.5%，冷冻水泵切割量为15.7%，均在叶轮切割的合理区间范围内，改造后冷却水泵由原先出力103%降为79%，冷冻水泵出力由原来102%降为89%，使电机在合理经济的负荷下运行。

3 结束语

中央空调水系统的水泵电机出现电机过负荷甚至烧毁电机的故障，在实际的生产中并不罕见，过去我们在面对水泵电机长期过负荷一直没有更好的处理办法，因为我们极少会考虑到泵出力与现场实际系统需求出力不匹配的问题。其实设计师在中央空调水系统的水泵及电机设备的设计和选型往往未能完全考虑实际安装情况，所以出现水泵电机过负荷甚至烧毁电机也就不足为奇了。文章阐述了粤嘉电力有限公司5、6号机主厂房中央空调水系统的电机降温节能改造原理及实施方案，将给出现同类故障现象的设备使用企业提供参考。

参考文献

[1]水暖安装技术手册[M].2004，9.

[2]轮机工程手册.中册[M].1993，5.

[3]胡洪，燕欣波，宋倩倩，等.PLC在制冷与空调测试系统中的应用[J].制冷与空调，2010，3.

[4]焦玉香，冯永和.循环水泵节能改造[J].机械，2012，4.

[5]王旭红.高压异步电动机状态监测和故障诊断方法研究[J].电力自动化设备2001，7.