关于循环水泵的变频改造实践

科技创新　２０１６年第３２期ｌ科技创新与应用　关于循环水泵的变频改造实践　马耀鹏　陆建峰　（中山大学，广东佛山５２８３００）　摘要：文章根据循环水泵变频改造后，在不同冷却水温度与变负荷条件下，得到对应的最佳真空值，以此为依据使用不同的循　环水泵组运行方式，在维持机组安全运行的基础上，大大提高机组经济性，按一年度机组负荷估算，单台循环水泵变频改造后每　天节约用电７０００ｋＷｈ，平均节电率为１３．９％，全年节省费用约５０万元，经济效益显著。　关键词：循环水泵；节能改造技术；最佳真空　１概述　目前，我国已经把节能战略提高到国民经济发展重要的位置　中，水泵节能是我国重大节能领域的研究焦点。根据我国节能发展　组委会调查结果显示，我国没有改造的水泵产品整体效率相比起国　不同的循环水泵组运行方式，保证机组安全运行基础上，达到经济　节能的目的。　２循环水系统现状　本公司为佛山市顺德五沙热电２ｘ３００ＭＷ亚临界，中间再热，双　外而言改造过的水泵产品整体效率下降１２．２２％￣１５．５４ｔ”。水力模型　缸双排汽，抽汽凝汽式机组，每台机组配备两台循环水泵，其出口采　的落后以及科研成果的不足等均导致了我国的水泵产品技术仍然　用液控蝶阀，只有全开全关两个位置，冷却水量只有靠启停运行泵　停留在２０世纪５０／６０年代。上述种种均造成诸多水泵制造厂能源　的数量以及凝汽器回水门来调整，由于季节或者昼夜温差大，经常　消耗较高而效率较为低下，进一步影响到了水泵的生产使用过程。　出现使用一台循环水泵时流量不够，使用两循环水泵时流量过大，　相关资料研究结果显示，一套水泵系统在终生使用过程中，其购置　厂用电率过大的情况，因此合理选择调速方式对循环水泵进行调整　成本仅仅占总成本的４．５５％一７．８５％左右，但是在维修过程中，所占　节能改造成为当务之急，同时水泵还存在以下几个方面的问题：水　用的成本高达１１．２５％～１６．１４％左右，运行过程中电费成本占总成本　泵运行能耗较高且运行效率较低；水泵泵体振动比较大，导致叶轮　的７６．６６％～８６．３６％日。从上述研究数据不难看出，广泛提高水泵系统　等主要部件使用寿命过短，需要频繁进行检修。实际运行工况如表　的整体运行效率，能够提高整体经济效益且降低企业的成本。　１所示，循环水系统示意图如图１所示：　人们对于水泵节能的认识不够全面，会在一定程度上影响到水　泵的节能效果。出现上述情况的主要原因是：（１）水泵企业忽略了水　泵的具体节能指标，重点考虑的知识产品是否能够满足企业的整体　水阀　生产需求，重点关注的是价格高低问题；（２）水泵生产商对于经济利　益的追求比较高，但是对于设备的节能型需求没有很好的进行研　究；（３）选用较大容量的水泵导致水泵在低效率和高耗能的状态下　运行，导致系统能耗被广泛提高，与此同时还出现电机过热问题。一　般情况下，水泵的应用应该选择流量比较大的，以期能够在高峰期　运转。根据相关资料研究结果显示，我国水泵的生产和制造大多数　采用的是木模具，整造工艺相对来说较为落后　。基于此，我国　研究的高转速离心泵叶片扭曲的程度会比较大，因此出现造型误差　等问题非常普遍　。另外一个角度来看，水泵本身的应用条件很复　杂，因此对于水泵系统的制造工艺也要求更高，尽管部分性能待测，　但是费用成本消耗过多，不利于水泵的发展。国内许多学者对循环　水泵变频改造提出了很多方案，例如对循环水泵双速改造与变频改　造进行节能效果分析比较，还有针对变频改造过程中暴露的问题进　行了分析并提出了解决方法，同时总结了循环泵优化运行的实际经　图１循环水系统示意图　验ｏ［６－　ｑ　３水泵节能改造方案分析　文章根据循环水泵的实际情况，进行变频改造后，在不同冷却　变频水泵的工作原理可以知道，流量Ｑ与转速Ｎ成正比，扬程　水温度与变负荷条件下，得到对应的最佳真空值，以此为依据使用　Ｈ与转速Ｎ的二次方成正比，而轴功率与Ｐ与转速Ｎ的三次方成　表１节能技术改造前水泵实际运行状况　正比，由此可见降低电机转速可得到立方级的节能效果：　设备　项　目　单位　数据　Ｄ　＝　Ｎ・　Ｈ＝（　、　Ｎ）。・　Ｐ＝（、　Ｎ）３　（１）、～　　制造厂　长沙水泵厂　型　号　６６ＬＫＸＡ一１７．８　在进入汽轮机的主蒸汽压力、温度及流量不变时，提高汽轮机　的真空，就可使汽轮机的出力增加。若进入凝结器的冷却水温度不　型　式　立式斜流泵　变，要提高真空只有增加冷却水量，而增加冷却水量就必须多消耗　流　量　ｍ３／ｓ　５．７９　厂用电。最有利真空是指汽轮机因真空的提高所增加的出力和增大　扬　程　ｍ　１７．８　循环水多消耗功率之差为最大时的真空。　循环水泵　转　速　ｔ｜ｍｉｎ　４９５　ｍａｘＡＮ＝ＡＮ１一ＡＮ２　（２）　电　流　Ａ　１５６　必需汽蚀余量　ｍ　８．４９　最小淹没深度　ｍ　３．５　效　率　８７．２　轴功率　ｋＷ　１Ｉ７　８　型　号　ＹＬＫＫ１４００－１２／１４３０　功　率　ｋＷ　ｌ４０Ｏ　循环水泵电机　电　压　Ｖ　６０ＯＯ　电　流　Ａ　１８Ｏ　转　速　ｒ／ｍｉｎ　４９５　图２最有利真空示意图　一５７—　科技创新与应用Ｉ　２０ｌ６年第３２期　母线　式中ＡＮ　为按某一基准计算的汽轮机　科技创新　１４０　媛　１２０　…　一……＊　…　ｒ……　…………　时间　图５　６月份循环水泵电流对比图　由于冷却水温度是随着季节性变化的，而发电功率由于受到电　器铜管高度４米，循环水泵最小淹没深度为３．５米，根据水泵制造厂　给出的最小汽蚀余量，决定了循环水泵泵最小频率为３７Ｈｚ，循环水　泵母管压力不能低于０．０４Ｍｐａ。　热工逻辑方面，考虑到循环水系统水锤影响，改造后循环水泵　启动改为程序启动：ＤＣＳ发出程序启动指令后，合上循环水泵６ＫＶ　开关，变频器自动增加转速至３７５ｒｐｍ（３７Ｈｚ），在转速大于１４９ｒｐｍ　或循环水泵出１５压力大于０．０５Ｍｐａ时，开启循环水泵出口液控蝶　阀。程序停运：ＤＣＳ上将转速降低至３７５ｒｐｍ，发程序停运指令后，关　闭循环水泵出口液控蝶阀，当出口蝶阀模拟量或者开关量低于７５％　时，断开变频器开关及６ＫＶ开关，停运循环水泵。　５循环水泵变频改造后节能情况　＃１循环水泵经过安装、调试后正式投入使用。结合机组最有利　真空，实际运行表明＃１循环水泵变频调速装置运行可靠，节电效果　明显。　图４是测试循环水温度在２５℃工况下一变频一工频的方式下　３００ＭＷ负荷的最佳真空曲线，通过不同运行方式和试验，得到不同　负荷下最佳真空及流量，如表２所示。　３８００　３６００　３柏０　３２００　３０００　Ｃ　萎２８００　Ｚ　２６００　司　２４００　２２【）０　２∞０　１８００　３　４　５　６　７　８　９　真空（ｋＰａ）　图４　２５℃水温３００ＭＷ负荷最佳真空曲线　表２　２５℃水温不同负荷最佳真空值　负荷　＃１泵　＃２泵　最佳真空　流量　ＭＷ　Ａ　Ａ　ｋＰａ　ｔ／ｈ　１５０　１１６　１４２　５．Ｏ　２．２万　ｌ８Ｏ　１２Ｏ　１４３　５．２　２．５万　２５Ｏ　１２８　１４２　６　２．８万　３００　１３３　１４３　６．６　３．０万　如图５所示，６月份采用一工频一变频方式运行，可以计算得　到　一５８一　网调频的波动影响，也是不断变化的，因此实际运行最佳真空值也　是不断变化的。但是可以根据最佳真空值来指导运行工作，结合季　节性变化的冷却水温度，提出不同运行方式。　（１）全年冷却水温度低于２０ｑｃ的时间大约有ｉ００天，采用一台　循环水泵工频运行时，采用调节凝汽器回水门开度的方法来调整循　环水流量，不同负荷下基本能满足机组经济运行；　（２）冷却水温度在２ｏ　至２８℃的天数约有１８０日，采用一台循　环水泵变频运行，一台工频运行，可以满足负荷变化同时维持机组　经济运行；　（３）冷却水温度高于２８。ｃ时，为了确保机组安全，同时减少设备　的启停次数，这段时间采用两台循环水泵工频运行，适当牺牲部分　经济性，降低运行风险，保证机组安全。　节电率＝　工频泵月耗电量一变频泵月耗电量　——■萌磊雨疆ｉ～　—７７４０００－—５５８０００≈２７．９％　７７４０００　采用上述运行方式大大提高了机组的安全经济性，机组在变工　况的情况下，及时调整变频循环水泵的出力，保证了机组对冷却水　量的需求，同时降低厂用电，在循环水泵采用变频方式运行的月度，　节电率达到２７．９％，年平均节电率达到１３．９％。　６结束语　综上所述，变频改造在改造水泵设计方面具有显著优势，不仅　仅能够实现节能降耗的目标，而且还能够提高水泵的整体运行效　率，根据改造后调试数据及运行方式，按一年度机组负荷估算，平均　节电率为１３．９％，单台循环水泵变频改造后每天节约用电　７０００ｋＷｈ，按Ｏ．４元／ｋＷｈ计算，全年节省费用约５Ｏ万元，经济效益　显著。　参考文献　［１］周文启，吕晓梅．循环水系统能效优化分析　．江苏科技信息，　２０１４，１２（８）：６２—６３．　【２】赵凯智，张万伟，焦玉香，等．大型合成氨厂循环水泵的节能技术　改造『Ｊ］．石油化工应用，２０１１，３０（２）：９４—９６．　［３］谢明均．ＹＪＧ４０１７型循环水泵节能改造探讨［Ｊ］．四川电力技术，　２００８，３１（４）：２４—２６，５３．　【４］罗彦，苏利红．循环水泵的节能技术改造之浅见ＩＪ１．科技视界，　２０１４，１２（１８）：２５０—２５０，３０２．　【５］杨明海．浅谈三元流叶轮应用于循环水泵的节能ｆＪ］．中国石油和化　工标准与质量，２０１２，３２（２）：５６，５８．　［６］刘红春，周新平，陈坚，等．热电厂循环水泵节能改造『Ｊ］．杭州化工，　２０１４，４４（４）：３７—３９．　［７】卞国强，岳勇，黄先平．热电厂循环水泵改造实践ＩＪ］．上海节能，　２００７（５）：３４—３６．　【８］李学忠，孙伟鹏，江永．循环水泵双速节能改造及汽轮机冷端运行　优化ｆＪ］．中国电力，２０１１，４４（２）：５４—５７．　［９］戴岚华．大型火电站循环水泵节能改造分析『Ｊ１．水泵技术，２０１０（６）：　４５－４６．　［１Ｏ】马召朋．火电厂机组循环水泵节能改造［Ｊ１．中国科技纵横，２０１０　（９）：８０．