论双速电机在电厂大功率循环水泵上的节能应用

发布时间:2012.02.28 新闻来源:交流电机|交流电动机|高压电机|高压电动机|三相异步电动机|异步电动机|直流电机|直流电动机|电机维修|电机厂-湘潭电机制造有限公司 浏览次数:

1 改造前的运行情况 
  双速电机属于异步电动机变极调速,是通过改变定子绕组的连接方法达到改变定子旋转磁场磁极对数,从而改变电动机的转速。电机的变速采用改变绕组的连接方式,也就是说用改变电机旋转磁场的磁极对数来改变它的转速。双速电机(风机),平时转速低,有时风机就高速转,主要是通过以下外部控制线路的切换来改变电机线圈的绕组连接方式来实现。
  按照机组的设计要求,公司两台机组各配两台循泵,功率为1600kW,单双泵运行时功率均未超过1100 kW,存有很大节能空间。因此,皖江公司委托拥有多台循泵电机改造业绩的湘电集团有限公司(原循泵电机生产厂)对1B循泵电机进行变极改造,使循泵电机具备高低两种额定转速,对应大小两种功率,从而能根据负荷的季节性变化调整转速,达到节能目的。
  所谓变极改造,就是将循泵电机原1600kW、12极,额定转速496转/分钟,改为1600/1007 kW 、12/14极双速绕组,额定转速425转/分钟。改造后的电机接线形式简洁,12极与14极的切换方便、可靠。配套电机型号YL1800—16/1730—1,功率1 800 kW,电压6 000V,转速371 r/min。2台330 MW 机组的循环水系统采用母管制运行方式。
  在实际运行中,不同负荷、不同季节的凝汽器供水量只有依靠增减循环水泵的台数来调节。将汽轮机排汽冷凝成水的一种换热器,又称复水器。凝汽器主要用于汽轮机动力装置中,分为水冷凝汽器和空冷凝汽器两种。凝汽器除将汽轮机的排汽冷凝成水供锅炉重新使用外,还能在汽轮机排汽处建立真空和维持真空。凝汽器 主要由壳体、管束、热井、水室等部分组成。汽轮机的排汽通过喉部进入壳体,在冷却管束上冷凝成水并汇集于热井,由凝结水泵抽出。冷却水(又称循环水)从进口水室进入冷却管束并从出口水室排出。为保证蒸汽凝结时在凝汽器内维持高度真空和良好的传热效果,还配有抽气设备,它不断将漏入凝汽器中的空气和其他不凝结气体抽出。抽气设备主要有射水抽气器、射汽抽气器、机械真空泵和联合真空泵等。为了实现机组节能降耗的目标,将循环水泵电机由单一转速改为由双速电机驱动,在四季水温及负荷工况变化时,通过改变循泵电机转速和几台循环水泵不同转速组合的运行方式,从而,大幅度降低循泵耗电量成为技术人员急需解决的一大课题。


  2 循泵电机改造的可行性
  由循泵的性能曲线来看,在较小范围内改变循泵的转速,循泵的效率近似不变,而流量(Q)、扬程( )、功率(P)与转速则相应近似成一次方、二次方、三次方关系下降,从理论上可以做到改变较少的转速,降低较大幅度的功率值,而流量、扬程下降幅度较少,从而实现节能降耗的目的。假设16极时流量为Q1,扬程H1,功率为P1,改18极后流量为0.888Q1,扬程0.789H1,功率为0.7P1。
  将高转速电机改低转速,转子圆周速度降低,轴承发热会得到改善。虽然电机因转速降低而通风条件变坏,但因定子电流减小,定子铜耗也会明显减小,发热量减小,所以不会造成电机整体温度的升高。
  本厂6期循环水泵所采用的电机型号为YL1800—16/1730—1,功率1800 kW,电压6000V,转速371 r/min,极数为16极,电机定子槽数为108槽、转子槽数为132槽,双鼠笼结构。首先,确定在不更换定子铁芯的前提下,将同一绕组经改变其组合而得到16极及18极两种不同的极数:另外,为防止因转换为18极时电机产生异常的振动及噪声,对定转子槽数进行了核算,以满足变极的要求。


  3 循泵电机改造的方法
  项目中,对32号循泵电机进行改造。
  (1)对电机的相关参数进行核算,将循环水泵电动机由原单一转速即16极371 r/min,改为可通过改变外部接线端子而实现的l 8极333 r/min和l6极37l r/min两种转速。
  (2)电动机保证在两种转速下,当电源电压在5.6-6.6 kV 之间变化时,输出功率仍能维持在相对应的额定值。
  (3)改造后的电机允许全压起动,最低起动电压不低于70%额定电压,能够带负荷直接启动。电动机绕组F级绝缘,各部温升按B级考核。电动机允许在冷态下连续启动二次,热态下启动一次。
  (4)电机在两种转速下三相磁场对称,振动值不大于0.05 mm。
  (5)改造后的电动机,在原转速(37l r/min)运行时,电机整体机械性能和电气特性与改造前相同。电机的绕组在两种转速情况下均有较高的分布系数,具有良好的运行性能,不应有异常的电磁噪声,温度及振动符合上述标准。


  4 循泵改造的调试工作
  (1)记录下改造前,32号、33号循泵运行时的有关参数:机组负荷,循泵电流、流量、振动、循母压力及凝器进出压力、机组真空等。
  (2)记录下31号、33号循泵下的有关参数(同上,负荷最好与上述第1条相同即11和12号机负荷均为303 Mw 左右)。
  (3)组装结束后单电机试转(先18极后16极),在每种状况下电机单试2 h,测量振动,记录电流、温升,确定电机方向,同时注意电机在两种状况下的噪音。两种状况下单电机试转正常后进行对轮连接工作。32号循泵电机接线处于16极即高速状态。
  (4)循泵试转前有关系统检查工作结束。六期循泵运行方式为31号、33号循泵运行,32号、34号循泵备用。
  (5)启动32号循泵(16极),停31号循泵(运行方式:32号、33号循泵运行),记录有关参数,分析32号循泵的运行情况,运行2 h后停用,调31号循泵运行。电气专业开工作票将32号电机接线改18极即低速状态。
  (6)再次启动32号循泵以18极运行,运行方式:31号、32号、33号循泵运行。根据循母压力调整循门开度,维持循母压力基本不变,直至循门开足。维持3台循泵运行1 h左右,记录有关数据(同上)。
  (7)32号循泵运行1 h检查正常后,停用31号循泵,运行方式:32号、33号循泵运行。调整循门开度,维持循母压力,记录有关数据(同上)。对上述4种运行方式进行比较。
  (8)试验期间,两台机组负荷尽量保持不变。


  5 运行经济性分析
  将32号循泵改造成低速泵(18极),根据负荷和季节的变化采用高速泵(1 6极)与低速泵、高速泵与高速泵几种不同组合运行,从而可实现节能降耗的目的。
  5.1 从节约厂用电的角度分析
  两台机组均为300 MW左右的负荷,以采用3台高速循泵和两台高速、一台低速循泵运行方式进行比较。结果是改造后3台循泵两高一低运行方式更加经济、合算。因为改造前后工况3台循泵运行机组凝器真空均一样,但改造后32号循泵(18极)比32号循泵(16极)运行经济,3台循泵共节约总电流达58 A,节约厂用电达406 kW?h。从全年来看,两台高速泵(16极)、一台低速泵(18极)运行的时间约达7.5个月,共节约电量为2 192 400kWh,则半年时间即可收回全部投资。
  5.2 机组的经济性进行分析
  增开一台低速泵可使两台机组凝器真空共提高0.9 kPa(以理论计算及实际运行结果来看,300MW 机组真空每提高1 kPa,可以多发2 200 kW左右),因此,机组每h可以多发1 980 kW?h。而增开一台低速循泵,3台循泵的电流相对于两台循泵共增加198 A,折算成厂用电量为1 386 kW?h。综合比较,在相同蒸发量的前提下,整个机组每h可节约电量598 kW -h。

  6 结论
  (1)在春、秋及冬季高负荷期间增开低速泵(18极),可以获得较大的经济效益。32号循泵由高速(16极)改造为低速(18极)是成功的。
  (2)循泵改造的结果表明;通过改造可以大大提高机组循环水泵调度的灵活性。改造后,在冬季32号循泵经济调度的负荷应控制在250-270 MW之间;在春、秋季负荷应控制在230-240 MW之间。
  (3)两台机组两台循泵运行工况下,不推荐32号循泵(18极)与其他循泵(16极)组合的运行方式。因为这样的运行方式使循环水母管压力偏低,不利于机组的安全运行。单台机组的运行工况下,可采用上述运行方式。

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