640MW超临界机组闭式水泵节能改造方案研究

[摘 要]阜阳华润电力有限公司两台机组的工业冷却水系统采用闭式循环冷却水系统，配置 2×100%容量的闭式循环冷却水泵，一运一备。其设计工况点是按夏季运行时开式水温为 33℃，闭式水冷却器端差为 5℃时工况来进行设计的，所以在冬季运行时其安全裕量很大。因此从节能、环保及安全上考虑给予改造，将闭式水泵电机改为双速电机，电机由目前的 4 极改为 6 极，冬季运行时改用低速运行，改造后节电明显，闭式水流量仍能满足各用户要求，提高了机组的安全和经济性。

[关键词]闭式水泵 节能 改造 安全

中图分类号：U464.138+.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）30-0039-01

0 引言

随着电力体制改革的深入，供电企业的市场化步伐将会加快，因而火力发电厂降低发电成本，提高经济效益越来越受到重视。各个电厂针对本公司实际情况实施了各种技术改造和技术创新，阜阳华润电力有限公司两台机组的工业冷却水系统分别配置 2×100%容量的闭式循环冷却水泵，一运一备。其设计工况点是按夏季运行时开式水温为 33℃，闭式水冷却器端差为 5℃时工况来进行设计的，所以在冬季运行时其安全裕量很大，因此从机组的安全经济性对#2机组的AZ闭式水泵电机进行了双速改造。

1 改造前情况

闭式水系统共设置2台闭式水泵。泵的型号：400CS-59A ；泵的流量：1650T/H；扬程：50 米；转速：1480r/min；闭式水系统用户设计流量约为 1650T/H（开式水温为 33℃，闭式水冷却器端差为 5℃时工况）。生产厂家为湘潭电机有限公司；配套电机型号：YKK4004-4 功率：355KW； 电压：6KV； 电流：42.5A； 转速：1486r/min；功率因数 0.86 定子槽数：60 转子槽数 50

2 改造后的情况

改造后功率、扬程变化值

根据泵的相似定律，泵的流量与转速成正比关系、扬程与转速平方成正比、泵的轴功率与转速3次方成正比，而泵的效率稍微有些下降。

电机由目前的4极改为6极，改造后转速约为990r/min。改造后电机功率设为X；

扬程设为 Y；流量为 Z。由相似定律可以算出：

355/X=（1486/990） r/min；X=105KW；

50/Y=（1486/990）；Y=22.2 m

1650/Z=186/990 Z=1099T/H

即：改造后电机转速下降至 990r/min，功率由355KW降至105KW，泵扬程降至约22.2米；泵的流量降至约为1099T/H。如果不出现闭式水各用户偏流的情况下，1099T/H的闭式水量仍能满足用户的需求，

3 安全性分析

1、改造后对电机的安全性分析

高压电机在设计中，根据不同的功率和极对数，在考虑损耗、磁场对称等因素情况下都设计了最佳的定、转子槽数。而在双速改造过程中，需要在两种不同的极对数情况下使用同一定、转子槽数，根据绕组理论得知，绕组每极每相槽数 Q=60/（6*3）=10/3，只要 Q 的分母为 3 或 3 的倍数，将会得到不对称的三相绕组，也就是定子 60 槽，6 极时，三相绕组不对称，就是三相磁场不对称，会导致振动。

另外电机改造后定子每极将会占用 10 槽（60 槽 6 极），每极上分布三相，每相上占用的槽数为 3.333，是个除不尽的数值，也就是每相占用的槽数不是整数，三相磁场力也无法对等。转子槽数为 50 槽，改造后也存在磁场不对称的情况，同样会引起振动，只是影响较小。

2、改造后对闭式水系统安全性分析

闭式水系统主要用户有：发电机氢冷器、小机电泵板式冷油器、定冷水板式冷却器、电泵电机凝泵电机冷却器、主厂房空压机除灰脱硫空压机、给水泵前置泵冷却腔室用冷却水、EH 油系统冷却器、锅炉六大风机四台磨煤机两台空预器、炉循泵冷却用水、汽水取样用冷却水等。

冬季运行时，闭式水几个大用户主要都集中在汽机侧，如发电机氢冷器、小机电泵板式冷油器、定冷水板式冷却器、电泵电机凝泵电机冷却器、主厂房空压机等；其冷却水管线短，其冷却水流量可以满足要求。但是，除灰脱硫空压机以及锅炉系统的冷却水用户因管线太长其冷却水流量的富裕量很小，甚至可能会出现流量不够情况，其主要原因是运行时，长距离的管线会发生被抢水现象。一旦发生冷却水量不足时会发生空压机机头温度高跳空压机，影响机组的安全运行，因此空压机冷却水倒为#1机组闭式水泵接带避免此现象发生，如#2机组单机运行时将1A闭式泵电机切至高速运行。

3、经济性分析

#2机组改造1A闭式泵电机后，根据现场实际运行情况，电机改造后功率约降 250KW 左右。按每年可以低速运行 6个月计算。

技改项目理论节能分析：

1）每小时节电量=技改前每小时耗电量-技改后每小时耗电量：P=355-105=250度/小时。

2）年总节电量运行时间：按全年运行时间（6个月计算大约4320小时）计算年总节电量=每小时节电量×年运行时间， P年=250×4320=1080000度=108万度。

3）每年可节约电费（电价按0.4元/度），每年节约电费=年总节电量×电价：M年=108×0.4=43.2（万元）。

实际运行节能分析：

#1机组没有改造闭式泵运行电流为30A，#2机组1A闭式泵低速运行时电流在20A，相差10A电流，故每小时节约电量：P=1.732UIcosφ=1.732x6x10x0.86=89.3712度/小时，每年总节电量=每小时节电量×年运行时间，P年=89.3712×4320=386083.584度=38.6083584万度。每年可节约电费（电价按0.4元/度），每年节约电费=年总节电量×电价：M年=38.6×0.4=15.44（万元），改造后节能效果十分显著。

4 结论

通过#2机组A闭式水泵电机的改造，运行三年来，闭式水泵一直运行安全稳定，冷却水流量在泵低速运行时，仍能满足各用户的要求，保证了机组的安全运行，节约了厂用电，对机组经济性的提高发挥了重要作用。

参考文献

[1] 《泵与风机流体力学》蔡增基 龙天渝 2009-11-11出版.

[2] 《机组集控运行》 张猛 2013-6-30修订版.