電廠供水節(jié)能措施的思考

1、摘要：長(zhǎng)時(shí)間以來在電力工程建設(shè)的不同階段推行節(jié)水節(jié)能措施，尤其在電廠初步設(shè)計(jì)階段從技術(shù)方案設(shè)計(jì)到設(shè)備型號(hào)選擇，從環(huán)境保護(hù)到勞動(dòng)安全，始終強(qiáng)調(diào)工程建設(shè)節(jié)能降耗，以保證電廠自建設(shè)開始技術(shù)上先進(jìn)、設(shè)備環(huán)保節(jié)能，為電廠發(fā)展創(chuàng)造必要條件。電廠運(yùn)行系統(tǒng)復(fù)雜，工業(yè)設(shè)備較多廠用電負(fù)荷大，造成電廠用電率高，因此強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、節(jié)能，事在必然。本文主要探討電廠在供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)節(jié)能措施。1前言自然通風(fēng)冷卻塔、循環(huán)水泵、循環(huán)水管道及附件是電廠循環(huán)水系統(tǒng)的重要組成部分。在電廠初步設(shè)計(jì)中研究供水系統(tǒng)方案，確定最優(yōu)化系統(tǒng)配置，對(duì)于降低工程建設(shè)造價(jià)具有積極意義。尤其是循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)的年費(fèi)用，對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)起著關(guān)鍵作用。在保

2、證汽輪機(jī)運(yùn)行安全滿負(fù)荷發(fā)電的前提下，如何降低電動(dòng)機(jī)的年費(fèi)用，值得每一位工程設(shè)計(jì)人員思考。本文從降低電動(dòng)機(jī)年費(fèi)用的線索出發(fā)，研究降低電動(dòng)機(jī)的無功功率，提高電動(dòng)機(jī)的效率的有效措施，對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行改造、探討電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)的改造的具體的實(shí)施辦法。2循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)單速改雙速運(yùn)行項(xiàng)目簡(jiǎn)介從上世紀(jì)90年代末，我們對(duì)循環(huán)水泵配用電動(dòng)機(jī)從單極數(shù)、單轉(zhuǎn)速改造為雙極數(shù)、雙轉(zhuǎn)速這一課題進(jìn)行了試驗(yàn)研究。對(duì)循環(huán)水泵配用的單極電動(dòng)機(jī)Y1250-12電壓6KM功率1250KW試驗(yàn)改造為雙級(jí)12、14極電動(dòng)機(jī)（電壓等級(jí)不變），通過調(diào)整電動(dòng)機(jī)極數(shù)，使電動(dòng)機(jī)的原來單轉(zhuǎn)速n1=490轉(zhuǎn)/分改變?yōu)殡p轉(zhuǎn)速n1=490轉(zhuǎn)/分、n2=

3、420轉(zhuǎn)/分，電動(dòng)機(jī)輸出功率從從N=1250KW改變?yōu)镹1=1250KWN2=870KW，電壓等級(jí)仍然為6KM循環(huán)水泵配用電動(dòng)機(jī)從單極數(shù)、單轉(zhuǎn)速改造為雙極數(shù)、雙轉(zhuǎn)速試驗(yàn)研究獲得成功后，先后在山東范澤電廠、萊蕪電廠、濟(jì)南黃臺(tái)電廠，廣東云浮電廠，東北沾化等電廠改造了20多臺(tái)循環(huán)水泵，在一個(gè)電廠同時(shí)改造23臺(tái)。所有改造均獲得成功，循環(huán)水泵運(yùn)行穩(wěn)定。這些改造項(xiàng)目中針對(duì)不同循環(huán)水泵運(yùn)行情況和要求，有的改電機(jī)不改水泵，有的改水泵不改電機(jī)，有的電機(jī)、水泵同時(shí)改造。2.1 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)本體的改造關(guān)于電動(dòng)機(jī)的改動(dòng)，通過調(diào)整電動(dòng)機(jī)的定子線圈及定子線圈接線方式，優(yōu)化電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)本體設(shè)計(jì)，使電機(jī)在不種轉(zhuǎn)速下取得最佳效率。

4、在改變電動(dòng)機(jī)定子線圈及接線方式中，有的需要改造定子線圈及其接線，有的需要重做定子線圈。定子接線經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)、諧波分析后，力求電機(jī)在兩種轉(zhuǎn)速下效率、功率因數(shù)等性能指標(biāo)最佳。一般情況下電動(dòng)機(jī)采用3根電纜接饋電，18根電纜引出接頭固定在一個(gè)出線盒內(nèi)接線板上，用連接片分別按兩種轉(zhuǎn)速接線連接圖連接。用戶只須在電廠換季檢修、停機(jī)時(shí)，松開螺母將連接片倒換一下連接方式，冉擰緊螺母即可調(diào)整電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，操作簡(jiǎn)便易行。2.2 電動(dòng)機(jī)從單極數(shù)、單轉(zhuǎn)速改造為雙極數(shù)、雙轉(zhuǎn)速這一課題研究的意義通過電動(dòng)機(jī)極數(shù)改變調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使電動(dòng)機(jī)輸出功率發(fā)生改變。例如在每年第三、四季度，電動(dòng)機(jī)按照12極數(shù)運(yùn)行電機(jī)功率為1250

5、KW;在每年第一、二季度，電動(dòng)機(jī)按照極數(shù)14極運(yùn)行電動(dòng)機(jī)為870LW。電動(dòng)機(jī)功率改變基本符合系統(tǒng)循環(huán)水量變化要求，在夏季氣溫較高的情況下，汽輪機(jī)凝汽器冷卻的循環(huán)水量大，此時(shí)電動(dòng)機(jī)采用高轉(zhuǎn)速大功率相應(yīng)極數(shù)，電機(jī)按12極（高速）1250KW運(yùn)行；在冬季氣溫較低的情況下，汽輪機(jī)凝汽器冷卻的循環(huán)水量小，此時(shí)采用低轉(zhuǎn)速小功率電動(dòng)機(jī)的相應(yīng)極數(shù)，電機(jī)按14極（低速）870KW運(yùn)行。整個(gè)循環(huán)水泵運(yùn)行工況改變并不改變電動(dòng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)，相當(dāng)于固定接線式電動(dòng)機(jī)變成了變速電動(dòng)機(jī)。通過電動(dòng)機(jī)的接線極數(shù)的調(diào)整，引起電動(dòng)機(jī)運(yùn)行功率改變，影響循環(huán)水泵的流量與供水揚(yáng)程變化，有效地解決了循環(huán)水系統(tǒng)流量只能靠閥門與水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)控制的

6、單一方式，且固定接線式電動(dòng)機(jī)一年四季基本按一個(gè)功率（1250KW車速（492轉(zhuǎn)/分）運(yùn)行，使得循環(huán)水系統(tǒng)在低流量、低轉(zhuǎn)速下空耗電能約380KWH而變極數(shù)電動(dòng)機(jī)每小時(shí)可以節(jié)能約380KW,電廠每年運(yùn)行小時(shí)按照7200小時(shí)計(jì)算，其中約一半的時(shí)間電動(dòng)機(jī)可以低極數(shù)低轉(zhuǎn)速小功率運(yùn)行，單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的可節(jié)約電能136.8萬度。按照廠用電電價(jià)0.2元/度，每年節(jié)約電費(fèi)27.4萬元，按照電廠常規(guī)回收年限15年計(jì)，僅單臺(tái)循環(huán)水泵節(jié)約電費(fèi)411萬元。按照工業(yè)電電價(jià)1.0元/度，每年節(jié)約電費(fèi)將達(dá)137萬元。經(jīng)濟(jì)效益非常可觀，節(jié)能效果顯著。2.3 關(guān)于電動(dòng)機(jī)的改造所需工期一般情況下對(duì)于常規(guī)接線方式電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)本體的

7、改造與調(diào)試大約需要4周的時(shí)間即可完成，如果是特殊接線方式電動(dòng)機(jī)，雙速倍比不常用者，電動(dòng)機(jī)極數(shù)不常用者，進(jìn)行改造與調(diào)試工期約需要6周時(shí)間。電機(jī)項(xiàng)目改造投資與經(jīng)濟(jì)效益：該電機(jī)項(xiàng)目改造投資費(fèi)用只須電機(jī)低速運(yùn)行很短時(shí)間即可收回全部成本。當(dāng)年投資即可收回成本并可獲得相當(dāng)可觀的利潤(rùn)。3.循環(huán)水泵6KV電動(dòng)機(jī)改造為10KV電動(dòng)機(jī)項(xiàng)目簡(jiǎn)介隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，供電網(wǎng)絡(luò)的輸電等級(jí)提高，人們節(jié)能意識(shí)普遍增強(qiáng)，采用10KV的輸電網(wǎng)絡(luò)直接供給用電設(shè)備的電動(dòng)機(jī)漸成了普遍的節(jié)能措施，它不僅節(jié)省了輸電網(wǎng)絡(luò)與用電設(shè)備之間的中間設(shè)備變壓器的投資與損耗，使得電動(dòng)機(jī)運(yùn)行、維護(hù)變得簡(jiǎn)單，而且工業(yè)設(shè)備節(jié)約的電能所帶來的經(jīng)

8、濟(jì)效益相當(dāng)顯著的、意義長(zhǎng)遠(yuǎn)。因此，6KV電動(dòng)機(jī)改造為同容量10KV電動(dòng)機(jī)運(yùn)行節(jié)能項(xiàng)目的社會(huì)需求量會(huì)越來越大。3.16KV電動(dòng)機(jī)改造為同容量10KV電動(dòng)機(jī)存在的技術(shù)問題不同的電壓等級(jí)，電動(dòng)機(jī)要求絕緣厚度不同的。一般說來，6KV級(jí)電動(dòng)機(jī)絕緣單邊厚為2.0mm,10KV級(jí)電動(dòng)機(jī)絕緣單邊厚3.0mm。對(duì)于常規(guī)電動(dòng)機(jī)，其定子槽形是一定，要想將電壓由6KV改為10KV,勢(shì)必將計(jì)算線圈線規(guī)截面減小，以滿足電動(dòng)機(jī)絕緣層的增厚要求，造成電動(dòng)機(jī)容量降低。其次電動(dòng)機(jī)的電源密度增大，熱負(fù)荷增高，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱升高，電機(jī)運(yùn)行可靠性降低，造成電機(jī)使用壽命縮短。實(shí)踐結(jié)果表明：6KV電動(dòng)機(jī)改造成10KV電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，一般來說電機(jī)容

9、量要減少為原容量的2025%。3.26KV電動(dòng)機(jī)改造為同容量10KV電動(dòng)機(jī)技術(shù)問題的解決辦法如何將6KV電動(dòng)機(jī)改造為同容量10KV電動(dòng)機(jī)，且不降低電動(dòng)機(jī)的容量，成為電機(jī)技術(shù)一大難題。有人曾經(jīng)采用容量規(guī)格等級(jí)大一級(jí)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行電壓等級(jí)改造，使改造后的電動(dòng)機(jī)容量與6KV的工作容量相同；也有人采用新購(gòu)置10KV電機(jī)的簡(jiǎn)單辦法（與本文內(nèi)容不符合）來解決電動(dòng)機(jī)提高電壓等級(jí)中存在的技術(shù)問題。通常情況下，同容量10KV電動(dòng)機(jī)要比6KV電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)本體上大一個(gè)鐵心檔或者定子槽形較深。采用容量規(guī)格等級(jí)大一級(jí)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行電壓等級(jí)改造，或者新購(gòu)置10KV電動(dòng)機(jī)，有可能造成原循環(huán)水泵配用的6KV電機(jī)的基礎(chǔ)安裝尺寸不一

10、致，水泵與電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)施工困難，甚至需要調(diào)整循環(huán)水泵房的布置。只有在電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)本體不變的情況下，將6KV電機(jī)同容量改壓10KV運(yùn)行才具有實(shí)際意義，才能滿足用戶要求。3.3新材料、新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用多年來通過對(duì)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和電機(jī)絕緣技術(shù)的研究和工藝試驗(yàn)研究，將6KV電機(jī)同容量改壓10KV運(yùn)行這一難題有了突破性的進(jìn)展。最成功的例子就是99年山東濟(jì)寧泗水縣大宇水泥有限責(zé)任公司（韓國(guó)獨(dú)資企業(yè)）一臺(tái)進(jìn)口6KV、261KW6極三相交流異步電動(dòng)機(jī)，其絕緣結(jié)構(gòu)為VPI整浸，單邊厚1.5mm,限于設(shè)備條件需用模壓線圈維修。模壓線圈行業(yè)內(nèi)常用的絕緣單邊厚為2.0mm,技術(shù)先進(jìn)的廠家絕緣單邊厚為1.8mm。根據(jù)對(duì)電機(jī)

11、絕緣技術(shù)的探索和對(duì)新材料、新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用，采取了行之有效的維修方案，用模壓線圈，主絕緣單邊1.6mm,維修電機(jī)獲得成功，電機(jī)運(yùn)行至今狀況良好，受到韓商的好評(píng)，為電機(jī)絕緣減薄取得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。為解決6KV電機(jī)同容量改10KV運(yùn)行這一課題，奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)、取得了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。緊接著又對(duì)JR1510-8475LW6KV1動(dòng)機(jī)同容量改為10KV,在鄒平一軋鋼廠穩(wěn)定運(yùn)行達(dá)一年多，一般來說，對(duì)JRJS型6KV電動(dòng)機(jī)同容量改為10KV運(yùn)行已成為較成熟的技術(shù)。3.4電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)的改造節(jié)約電能、經(jīng)濟(jì)效益顯著一般說來6KV電動(dòng)機(jī)接到電網(wǎng)上運(yùn)行，一般都需要增加變壓裝置，變壓器容量通常按照為電動(dòng)機(jī)容

12、量的23倍設(shè)計(jì)。正常情況下變壓器運(yùn)行同電動(dòng)機(jī)運(yùn)行一樣存在銅損耗和鐵損耗，變壓器的損耗電能約為其容量的3%10%。如JR158-8380KW6KV電機(jī)，要求配備變壓器容量約為800KVA,損耗電能約25KW/h,每年運(yùn)行時(shí)間按照7200小時(shí)計(jì)算，變壓器耗電約為180000KWh。135MW機(jī)組單臺(tái)循環(huán)水泵的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率通常在800-1100KW之間，其變壓器的電能損耗將更大，不能不引起足夠的重視。其次，電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)從6KV提高到10KV,電動(dòng)機(jī)的電阻將提高，工作電流就相應(yīng)減少。如JR1580-8380KW6KVI機(jī)改為10KV運(yùn)行時(shí)，工作電流由6KV時(shí)44.6A變?yōu)?0KV時(shí)的26.95A,減少17.65A.。按公式計(jì)算（一月殳Co瑾=0.87）節(jié)約電能。如設(shè)備每天運(yùn)行一個(gè)工作日按8小時(shí)計(jì)，節(jié)電約1276.6KWh。一年按300個(gè)工作日計(jì)算，節(jié)約電能約