循环水泵电机双速改造可行性分析及实施

循环水泵电机双速改遣可行性分析及实施发电设备(2010 No.5)循环水泵电机双速改造可行性分析及实施叶建青(张家港华兴电力有限公司，张家港215627)摘要:针对节约循环水泵电耗, 提出电机双速改造的方案,并进行了可行性分析。分析表明,在冬春等低温季节可采用低速运行循环水泵,节电效果明显。介绍了改造的实施过程及收益。关键词:燃气-蒸汽联合循环;循环水泵;节能;双速电机中團分类号:TM621.7文献标识码:A文章编号:1671-086X(2010)05-0361-03Feasibility Analysis and Execution of Double Speed Retrofitfor Motor of Circulating Water PumpYE Jian-qing(Zhangiagang Huaxing Electric Power Co., Ltd., Zhangjiagang 215627, China)Asbstract: In view of saving the power consumption of circulating water pump, the scheme of double speedretrofit for motor is put toward and the feasibilityt is analyzed. The analysis indicates the circulating waterpump operated with low speed may be used in the low temperature seasons of winter and spring etc., theeffect of saving elctric power is evident. The text introduces the execution process and benefit of retrofit.Keywords; gas-steam combined cycle ; circulating water pump; saving power; motor with double speed燃气-蒸汽联合循环机组因其环保、能效高、- 一台备用;夏季等高温季节采用2台循泵并列运调峰能力强等特点越来越受到各国政府和电力行的方式。另外，循环水系统还向开式水系统、企业的欢迎。随着国际和国内燃气价格的不断工业水系统提供水源。上升,如何进一步降低燃气轮机电厂的营运成循泵及其电机参数见表1。本,降低厂用电率是电厂节能优化工作的一项重表1循泵及电机参数要工作,必须千方百计地降低辅机能耗来适应电项目数值力市场激烈竞争的需要。水泵型式立式固定叶电机型号YL900-141循环水系统简介流量/(t+h-1)16 632额定电压/kV转速/(r*min-I)424额定功率/kW00张家港华兴电力有限公司现有2台美国GE汽蚀氽量/m6.额定电流/A29公司生产的S109FA单轴燃气蒸汽联合循环发电设计扬程/m19. 16绝缘等级F级机组,配套汽轮机为GE公司生产的D10三压、单水泵类型混流泵功率因素0.712轴无抽汽、双缸、双排汽凝汽冲动式汽轮机。机组采用闭式循环水系统,它由补给水泵、2循泵电机双速改造的可行性分析反应沉淀池冷却水塔、前池、启闭器、钢闸门、平板滤网.、循环水泵、凝汽器和相关管道及阀门等2.1改造的必要性设备组成。每台机组配置2台循环水泵(以下简由于燃气蒸汽联合循环机组的辅机设备较称循泵),运行方式为冬春等低温季节一台运行，少,很中国煤化工中所占比例较收稿日期:2010-03-26YHCNMHG作者简介:叶建青(1973-).男.工程师,从事燃气-蒸汽联合循环发电机组运行工作。E-mail: yejq3000@ yahoo. cn●361●发电设备(2010No.5)循环水泵电机双速改造可行性分析及实施高,单循泵运行时达10%，双循泵运行时达20%环水量也就造成循泵电耗的浪费。因此有必要以上。而且由于受到天然气供应和电网调峰的限对循泵进行双速改造,必要时循泵采用低速运制,机组大部分时间处于两班制运行或低负荷运转,从而有效降低整个机组的厂用电率。另外通行状态下(见表2),而循泵电机始终在额定转速过改造还可 使机组达到最佳真空运行状态的目下运行。在低温季节,低负荷运行以及机组两班的,从而保证和改善机组的运行工况。制调停等状态下(见表3),即使单台循泵运行,循表32008年机组及循泵运行情况表环水流量仍处于富裕状态。循泵电机始终在额定转速下运行,无法根据循环水的需求量对循泵进单机运行天数单机停 双机运(包括两班制”适天数行天数循集运行小时数/行适当调节,特别是在冬季运行工况下,由于循环.2110528水温较低,凝汽器真空经常在96 kPa以上,过高215664的真空度并未有效地增加机组负荷(见表4)。同253时,机组停机后循泵仍需运行一段时间,过大的循161 112888表2历 年机组运行情况.2:992项目2007年2008年2009 年(估计)81 020点火小时数/h3 883 487. 33 900. 080802(728发电量/(kW.h) 2. 487>102. 205X1092. 496X 10924696运行小时数/h3 1893 200600启停次数/次18265255 .全厂循泵累计运行小时数/h9 382平均负荷/MW319.9316.2320. 0注:1)非两班制停机时，盘车投入运行8 h后停循泵。表42008 年循环水及机组运行参数表循泵运行台数基本负荷低压缸排汽环境温度循环水进水单台循泵电流月份真空/kPa(基本负荷下)/台/MW温度/CC/A96. 7041132.65.617.312296. 5040133.58.517.696. 403933. 910.718.51295. 2237537.016.322.594.1840.222.127.093. 603641.423.228. 892. 343384.130.232.593. 0635042.527.832. 393. 2336042.224.930.094. 2140. 020.125.338836.514. 022. 597. 3031.010.017.5由表4可以看出,在不同环境温度下,单台2.2循泵改造要求达到的效果循泵电机输出功率变化不大,而真空则相差较(1)根据汽温变化及时调整循泵运行方式，多,对应的机组负荷也变化较大。针对本机组减少循泵电能消耗。循泵的运行方式,在冬季及汽温较低的季节,凝(2)提高循泵的使用寿命,减少系统噪声。汽器真空较高,可采用低速或变频循泵的运行(3)保证机组运行在最佳真空状态下。方式。在机组两班制停机期间,因凝汽器的热2.3循泵双速改造的可行性负荷较少,停机期间也可采用低速或变频循泵2.3.1 低温季节机组单循泵运行的运行方式。这样,在不影响机组负荷情况下，中国煤化工芭围内改变泵低速(或变频)循泵可降低循泵电耗,降低厂用的转速二近似关系为:YHCNMHG电率,提高企业的经济效益。因此,对循泵改造一1/752(1)是有必要的。(H/H2 = (n/n2)●362●循环水泵电机双速改造可行性分析及实施发电设备(2010 No.5)式中:Q、Q2、H、H2、P!.P:分别为转速n和2.3.3高温季节循泵运行方式n2下泵的流量.扬程和功率"。根据上述关系式在夏季等高温季节,机组需要的循环水量约计算,改造后循泵流量为23 556 t/h,而根据低速循泵的特性曲线,2台Q,= 16 632X372/424=14 592 t/h低速循泵并列运行所能提供的水量约为22867扬程t/h,不能满足机组正常运行需求,因此,在高温季H =(372/424)*X19.16=14. 75m节将2台循泵全部改为低速双泵运行是不可计算中n:=372 r/min, n2 =424 r/min,行的。Q2=16632t/h为根据循泵特性的预估值。2.3.4改造设备安全性当不考虑凝汽器内换热损失及其他排汽量循泵电机由高速改为低速后,转子圆周速度时,则:降低.轴承发热会得到改善。虽然电机因转速降D。(h"-h')x=G(im-in)(2)低而通风条件变坏，但因定子电流减小,定子铜式中:D。为汽轮机平均排汽量,t/h;h"为排汽的耗也会明显减小,发热量减小，所以不会造成电焓,kJ/kg;h为排汽压力下凝结水的焓,kJ/kg;x机整体温度的升高。为排汽千度;G为循环水量,t/h;in为循环水出口焓,kJ/kg;iw)为循环水进口熗,kJ/kg.3循环水泵电机双速改造以2号机为例,从凝汽器内部换热的角度初3.1改造方案步估算低温季节凝汽器循环水需求量(G)。以低根据循泵双速改造可行性分析的结果,确定温季节中温度较高的2009年3月21日2号机组将1台机组的1台循泵改造成双速,而另1台保.运行报表为依据,当时机组负荷在395MW,选取持原状的方案,这样就可以根据环境温度的变8:00-16:00时间段内的平均循环水进口温度化,在低温季节采用低速单循泵运行,在高温季t=17.6 C,iw=73.79 kJ/kg; 出口温度tm2=节,采用2台高速循泵并列运行,在其他季节则32.3 C,in=135. 23 kJ/kg;平均排汽温度tn=用1台高速(或低速)循泵运行的方式。对于需35 C,h”=2 564.55 kJ/kg,h' = 146. 63 kJ/kg;要改造的循泵,只需更换电机的定子线圈,将电汽轮机排汽干度x=0.92,汽轮机平均排汽量D。机改造为14/16 极双速电机。= 360 t/h。.改造后,低速循泵运行72 h的数据见表5。将.上述数据代人式(2),可得平均循环水量G=13 035.7 t/h,小于改造后循环水泵设计流量.表5循泵改造后72 h运行数据14 592 t/h。项目数值项日从上述计算可以发现，在循泵双速改造后，环境温度/C15负荷/MW395由于循环水流量仅减少12%,在冬季等低温季凝汽器压力/kPa5.0排汽缸温度/C3:节,或低负荷运行及停机状态下，循泵采用低速.循环水进口温度/C 17.69 循泵电机电流100. 95运行方式不会对凝汽器真空造成影响，能够满足循环水进口压力/MPa 0. 10循环水出口温度/C 31. 88循泵电机定子52. 39.52. 90,凝汽器对循环水的需求量,并有一定的余量。从循环水出口压力/MPa 0. 07温度/心51. 37.53.91.53. 15,53.66循泵性能曲线看,循泵由424 r/min降为372 r/ .min后,循泵效率虽略有下降,但功率降幅更大，改造后循泵功率见表6。从而实现节能降耗目的。表6改造后循泵电机低速运行参数表2.3.2机组停运状态机组停运后,为保证机组安全,在停机后维数电机型号YL.900-16| 额定电压/kV6持循泵运行大约8 h,而由于机组停运后进人凝汽器热负荷很少,循环水主要用于对部分通人凝汽电机转中国煤化工。0.66~0.67器的疏水和汽缸蓄热这部分热源的冷却,因此，改造后的低速循泵完全能够满足停机后机组的YHCNMHG/A00冷却需要。(下转第367页)●363●600MW机组典型系统内漏事故分析发电设备(2010 No, 5) .出口扩径管与矩形风道焊接处底部有水滴出,两侧暧风器前后压差基本一致,参数也基本正另有3处渗水;B侧矩形风道在垂直方向上温常,因而排除了检修期间空气预热器B冲洗积水度差异较A侧大,其底部为2 C,中部为8 C，的可能性,由此判断应该是暖风器B内漏,所漏而A侧底部和中部均为8 C;A.B两侧矩形风之水沿风道壁 集结在零米层送风机出口水平风道底部排污管温度相差大,A侧为15 C,接近道处。环境温度,B侧为2 C,和环境温度相差较大，经分析,最终确认为暖风器B第1分支和第见表4.4分支内漏,经检查也证实了泄漏情况及风道内结冰和积水情况。表4风道各处温度参数对照表项目数值4结语位置A侧B侧电厂许多系统发生的内漏都是较为隐蔽的，风道中上部温度/C8通过对岱海电厂1号机凝泵第一次内漏、4号机风道底部温度/C排污管温度/C15高加第一次内漏及1号炉暖风器第一次内漏的风道上下温差/K0发生、发现、泄漏原因进行的分析及采取的措施，风道外观情况无有漏水.可以对运行人员发现系统异常和预防内漏有所.启示。3.3故障判断根据以上数据,判断为送风机B出口风道下参考文献:部积水或结冰。由于2008年2月17日凌晨以前[1]叶涛.热力发电厂[M].北京:中国电力出版杜，004.(上接第363页)2008年燃气轮机运行小时数2830h,发电0.545元/(kW.h),下网电价0.8元/(kW.h)计量以2. 205X109 kW.h计算,全厂循泵运行小时算,机组停运期间节省费用为24. 66万元/a.数为9 382 h,平均每台机组循泵运行4691 h.(3)1年内,单台机组双速改造后效益为循泵双速改造后可节省电量180 kW/h.31. 4万元。按照1台循泵双速改造总费用10万3.2改造后的经济收益估算元计,则每台循泵双速改造收回成本的时间为(1) 2008年1月、2月、12月及3月上半月，0. 32年,折合为4个月。机组运行期间循泵运行687h,这时循泵可以采用低速运行,期间可以节省电量为123660 kW.h,4结语按.上网电价0.545元/(kW.h)计算,可节省费用在燃气-蒸汽联合循环电厂中实施循泵电机6.74万元/a。双速改造是必要的,也是可行的。循泵电机通过(2) 2008年机组点火小时数为2830 h,机组双速改造,既满足了机组各种运行工况需要,同停运期间循泵运行小时数为1861 h/a,其中单机时也可以大幅度降低厂用电率,有效地降低发电两班制期间循泵的运行小时数占3/4,为1 395 h,成本 ,提升了电厂经济效益。节省电量251100 kW.h;双机两班制(1台连续，1台两班制)期间，循泵运行小时数占1/4,为466 h,节省电量83880 kW.h,按照上网电价.[1]郭立君。泵与风机[M]. 重庆:重庆大学出版社.1986.中国煤化工MHCNMHG