(国电宁夏石嘴山发电有限责任公司 753202)
摘 要：国电宁夏石嘴山发电有限公司为控制和降低厂用电率，利用改变循环水泵电机转速，在冬季环境温度较低时，通过将电机转速由496 rpm 降低至462 rpm的方式来减小循环水量，从而达到节约循泵电耗的目的。通过改变电机抽头接线，电机功率由原来 1600KW 下降至1000KW，电流由198A下降至130A，低速运行时每小时可减少电量510度，一台循泵每年节电146万度，节约电费39万元，6台循泵在冬季全部投入低速运行后，每年可节电876万度，节约电费236万元，节电效果非常突出。
关键词：循环水泵、功率、厂用电率
一、问题的提出
国电宁夏石嘴山发电有限责任公司（以下简称“公司”）330MW机组设计初期，每台机组配置2台循环水泵，单台水泵出力18000m³/h，电机功率1600KW。由于本地一年四季气温变化较大，循环水运行方式根据季节的变化也在不停的改变。夏季气温高时循环水泵采用“两机三泵”或“两机四泵”运行方式，冬季气温低时采取“两机两泵”运行方式。采取以上方式倒换运行，虽然有一定的节能效果，但是从机组运行情况看，不管是“两机四泵”还是“两机两泵”运行方式，循环水量均充足并满足真空的需要，循环水泵还具有节能空间，因此从节能角度考虑，我们提出对循环水泵进行双速改造，以达到降低循泵转速，起到节能效果。
二、分析研究
公司循环水泵电机为湘潭电机厂制造的YLKS1600-12/1730型立式电机，额定功率：1600KW，12级，额定转速：496rpm，额定电流：198.4A。根据离心泵相似定律，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，若将1600KW 12P循泵电动机改为12/14P双速电动机，则电机在14极运行时，水泵流量为12极运行时的0.89倍，扬程为12极运行时的0.79倍，轴功率为12极运行时的0.7倍，相当于水泵流量少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。根据我公司实际情况，与湘潭电机厂家讨论后，认为目前 1600KW 12P循泵电机完全可改为12/14P双速电动机，即保持原12P时1600KW功率不变，14P时功率约为1000KW。
这种电机进行双速节能改造，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，定子绕组以原12P为基本极，14P时各项电性能参数与原来一样。在14P转速时，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。改造时一般只需更换定子绕组，电机其余零部件可全部利用。
根据公式：n1=60f/p
可知异步电动机的同步转速与磁极对数成反比，磁极对数增加一倍，同步转速n1下降至原转速的一半，电动机额定转速n也将下降近似一半，所以改变磁极对数可以达到改变电动机转速的目的。
因此，双速高压电机的原理，实际上是将两台极数不同(转速不同)的电机合在一起，制作为一台电机。即一台电机有两个定子线圈，绕在一个定子铁芯内，这两个定子线圈极数不同，均采用星形结线，线圈之间没有任何连接线，相互独立。所以通过改变抽头接线改变电机极对数，可以达到改变电机转速的目的。
以下为12极接线方式：
三、解决方案
根据循环水系统压力和流量的核算，可将循环水泵电机最低转速改为426转，即14级电机，改造后电机额定功率：1000KW，额定电流：130A，通过改变专用出线盒内的连接片，即可将12极电机改变为14极电机。
其接线方式如下：
改造前后参数对比如下：
从上表可以看出，通过改造前后的参数对比，改造后理论上每小时可以节电：600KW/h，每天节电：600*24＝14400 KW/h，每月（按30天计算）节电：600*24*30＝432000 KW/h
每年循环水电机低转速运行按4个月计算，每年节电：600*24*30*4＝1728000 KW/h
每度电按0.27元计算，每年可节省费用1728000*0.27＝466560元。也就是说，一台循泵改为双速后，每年节约厂用电费46万多元，公司共有循泵12台，本次共改造了6台，如果冬季6台循泵都投入低速后，每年可节电1036.8000 万KW/h，节约电费279.9360万元。
循环水泵电机改双速电机，只能调整电机绕组的级对数来实现，因此需要将电机定子绕组端部连接线全部打开重新连接，并根据需求引出改变绕组级数的接线抽头到电机接线盒内。在需要调整转速的时候，设备停电，打开接线盒调整绕组连接方式，以改变电机级数达到改变转速的目的。由于抽头较多，需要将电机接线盒更换为较大的接线盒。但是，拆除绕组端部接线时对绕组损伤较大，加之我公司循泵运行已经十年以上，绕组进油浸泡情况严重，绝缘脆弱，因此在改造时需要整体更换线圈，其改造费用约每台需要25万元。
四、改造后的效果
2015年9月30日－12月31日，公司6台循泵由湘潭电机厂改造完毕，投入低速运行后，节能效果明显。从实际运行中来看：（以＃5机组循泵为例）
改造后每台循泵每小时可以节电50A*6KV*1.732*0.95＝493.62KW/h
每天节电493.62*24＝11846.88 KW/h
每月（按30天计算）节电493.62*24*30＝355406.4 KW/h
每年循环水电机低转速运行按4个月计算，每年节电1421625.6KW/h
如果每度电按0.27元计算，每年可节省费用38.3838万元。也就是说，一台循泵改为双速后，实际运行中每年节约厂用电费38万多元，如果冬季6台循泵都投入低速后，每年可节电852.97万 KW/h，节约电费230.53万元。
列表分析：
五、结论
循泵电机双速工作后，从实际运行情况来看，改造后节能效果明显，一台循泵每年节电146万度，节约电费39万元。6台循泵都投入低速后，每年可节电876万度，节约电费236万元，目前设备运行稳定，达到了改造后的预期节能目的。
主要参考文献：
1、《火电厂循环水泵双速改造分析》作者：张建国，中国电力教育，2012年
2、《循环水泵双速电机改造效益分析》作者：郭毅，宁夏电力，2012年
3、湘潭电机制造厂家技术资料
论文作者:陈泽华,李振华
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/27
标签：电机论文; 转速论文; 水泵论文; 绕组论文; 万元论文; 定子论文; 功率论文; 《电力设备》2017年第23期论文;