350MW机组循环水泵节能优化及经济性分析

官卜瑞

摘 要：目前电力行业循环水泵仍存在能耗高的问题，造成一定的资源浪费，因此降低循环水泵高能耗已成为目前各厂一直探索的课题，为此河南京煤滑州热电有限责任公司350MW机组在循环水泵选型初期，根据现有环境状况，对循环水泵做了详细的计算和评估，通过对比循环水泵的经济性，确定了采用变频的方式，达到一定的节能效果，实现能源的高效利用。

关键词：循环水泵;经济效益;变频;经济性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.137

1 引言

根據我国发展状况，能源的一次性消费将影响着后续的发展，因此节能成为目前主要的议题，针对电厂的高能耗问题，我国一直不断采取各项措施来降低能耗，要提高发电厂综合效益，必须降低厂用电率和发电煤耗。由于电的能价比高，节电比节煤效益更好，在资金有限的情况下，积极引进节电项目，能在短期内创造更大的效益。

辅机出力是随着发电机负荷的变化而变化，因此在发电机输出功率变化的同时辅机出力也要相应调整。循环水泵作为电厂主要辅机之一，从维持机组真空、调节循环水流量的要求出发，其出力应随季节和机组负荷而变化，而我国绝大多是循环水泵仍采用定速或双速运行的方式，这将在低负荷的情况下造成电能的浪费，没有起到节能的目的，这种运行调节方式有两个缺陷：一是浪费电能;二是增加设备不必要的磨损。如果在北方冬季循环水量过大，还会出现凝结水过冷度（即凝结水温度低于其对应压力下饱和水温，也就是凝结水处于不饱和状态），能耗损失就更大了。因此循环水泵具有较大的节能改造空间。

通过对大量电厂循环水泵实际运行效率测试数据调研，循环水泵运行效率均低于设计值很多，主要是设计院在设计选型时过于保守，没有结合考虑现场的环境以及实际情况，以至于实际运行的设备均存在较大的富裕量。

循环泵节能改造主要可从两方面来考虑：一是水泵高效改造，提高运行效率;二是电机节电改造，在满足设备系统要求的前提下，降低循环水泵功耗。

与定速运行相比较，双速运行可极大节约电能，本文中主要针对双速调节及变频调节节能性进行对比。

2 情况介绍

本期工程采用带自然通风冷却塔的二次循环供水系统，采用扩大单元制二次循环供水系统，经优化计算，在最小抽汽工况下，循环水冷却倍率热季为55倍，冷季为33倍，根据循环倍率结合我厂实际排气情况计算出不同工况下的循环水量如下：

3 循环水泵初步选型参数

4 双速调节

根据交流异步电动机转速公式：n=60*f*（1-s）/p，双速调节方式为：保持电机的频率（f）和转差率（s）不变，通过改变磁极对数（f）来改变电机的输出转速（n）。这种方式下，异步电动机的转速和极对数成反比关系，极对数增加，转速相应减小。

循环水泵电机优化前的极数是14，转速为425r/min，优化后把极数从14修改到16（370r/min）。14极对应高速档，16极对应的是低速档。通过线路切换来改变电机线圈的绕组连接方式，实现电动机双速调节。

由于电机转速差别不大，不同转速对应的水压差别不大，一台高速、一台低速电机可以同时运行，即存在一高一低同时运行的情况。论文《双速循环水泵节能运行原理性能以及效果分析》（河北省电力研究院张英2010年）中也通过实验，分析验证了此观点。

因此，实施双速优化后的循环水泵可以有单泵低速运行、单泵高速运行、双泵低速并联运行、双泵高低速并联运行和双泵高速并联运行5种运行方式，全年可根据循环水温、机组负荷灵活进行选择。

5 变频调节

根据交流异步电动机转速公式：n=60*f*（1-s）/p，变频调节方式为：保持电机的磁极对数（p）和转差率（s）不变，通过改变电源频率（f）来改变电机的输出转速（n）。利用变频调速装置可以使电动机的转速根据负荷的需要而改变，保证电动机在经济工况下运行，提高设备效率。

通过计算，循环水泵采用变频调节，充分考虑杨程，运行中确保冷却塔上水的最小频率应不低于35Hz。

6 优化前后对比

7 优化前后经济性分析

为保证计算结果的准确性，通过与设计院沟通后，计算过程中选择适当的系数进行经济性计算，同时考虑到河南省冬季供热期为4个月，冬季按4个月120天分析，夏季为3个月90天，春、秋两季按5个月150天计算;春、秋循环水量暂按夏、冬的一半计算;发电成本按0.28元/（kW.h）计算;比较原则：各工况下，双速调节、变频调节均以定速调节为基准，再分别横向比较。如下：

8 结论

（1）循环水泵的调速方式还需要考虑到我厂是否参与机组调峰。如参与调峰，则循环水泵需不断调整才能保证尽量节能。这时候变频调节不仅调速速度快，反应及时，而且不涉及频繁启停的问题，建议采用。如不参与调峰，则只需比较其技术经济、后期维护等问题即可。

（2）变频方案可以实现循环水泵转速和流量的连续调节，但是变频装置的可靠性相对较低，且变频装置初期投资较大。高低双速优化的流量调节是通过不同的运行组合实现的，不具有连续可调性能，尤其在单泵容量较大情况下，节能不彻底，且大部分的高低速切换需要停泵，操作不灵活。

（3）循环水泵采用变频调节，充分考虑杨程，运行中确保冷却塔上水的最小频率应不低于35Hz，在机组调峰中使用也有一定的意义。即使循环水泵在40Hz运行，运行功率仅为额定功率的一半，节电效果比较明显。

（4）频率变化范围在35～50，但是功率的变化范围很大，节电明显。

参考文献：

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