循環(huán)泵節(jié)能改造分析

高明亮

（濮陽永金化工有限公司，河南 濮陽 457004）

循環(huán)泵節(jié)能改造分析

高明亮

（濮陽永金化工有限公司，河南 濮陽 457004）

以實踐工作經驗作為基礎，對循環(huán)泵主要工作原理進行簡要分析。同時，以某發(fā)電公司為例，對其循環(huán)泵使用情況進行調查分析，通過實例說明循環(huán)泵節(jié)能改造的必要性。從節(jié)能改造調研情況、循環(huán)泵電機雙速改造方案兩個方面，對循環(huán)電機雙速節(jié)能改造情況加以分析。最后，對雙速改造電機的主要運行風險進行總結，并探究雙速改造的實際效果，分析雙速電機改造過程中應該注意的相關事項，旨在分析循環(huán)泵節(jié)能改造方法及效益，最大程度減少能耗。

循環(huán)泵；分析；節(jié)能改造

現(xiàn)階段，隨著我國經濟社會的不斷發(fā)展，在各個領域中開展節(jié)能減排已經逐漸成為常態(tài)，對于石化行業(yè)、鋼鐵行業(yè)、水處理等領域，提出更為詳細、嚴格的節(jié)能減排任務。從實際使用狀況來看，水泵是開展工業(yè)生產的重要設備。通過研究發(fā)現(xiàn)，水泵耗能較高，因此具備較大的節(jié)能空間。為此，積極采取有效措施，對循環(huán)泵開展節(jié)能改造，能夠最大程度上節(jié)約能耗，提高泵體本身的運行效率。

1 循環(huán)泵原理分析

循環(huán)泵能夠促進水資源循環(huán)利用，其裝置特點主要為一般采用單級離心泵，能夠發(fā)揮輸送、吸收、分離等作用，是比較常見的循環(huán)液用泵。在各方面條件適宜的情況下，循環(huán)泵流量變化幅度比較小，而且其揚程比較低。

對于循環(huán)泵而言，主要強調其作用。而離心泵則根據其結構定義使用性能。循環(huán)泵的主要工作原理在于突出水的循環(huán)作用。如在很多水暖供熱管道中，熱水主要依靠循環(huán)泵，發(fā)揮循環(huán)效果。對于生活熱水系統(tǒng)而言，采用的控制策略主要為利用二次側供水管道，在其內部設置一定的溫度傳感器，從而控制一次側電動調節(jié)閥，從而保證水溫。當管內水溫度比較高時，則增加水閥的寬度。相關測試工作結果顯示，在用水高峰階段，供水溫度基本上能夠達到恒定，證明實現(xiàn)有控制系統(tǒng)的管理效果比較良好。

2 案例分析

某發(fā)電公司采用4臺循環(huán)泵開展日常作業(yè)，對其工作運行情況進行設定，一般情況下，均將其設置為定速運行方式。而對于其容量而言，則根據最大供水量加以正確選擇。研究發(fā)現(xiàn)，機組凝汽器在進行工作時，所需要的循環(huán)水量很大，并與水溫存在密切的聯(lián)系。通常，通過增加或減少運行泵的數量，來對循環(huán)水的流量進行改變。

從實踐工作經驗上來看，很多循環(huán)泵多數情況下，其所需要的水量往往低于設計的供水量。這種條件下，若電機仍然按照額定電壓，并根據額定轉速實施運行，會導致大量電能消耗。通過調查研究發(fā)現(xiàn)，需要對電機的實際轉速進行改變，并在此基礎上減少用電頻率，才能實現(xiàn)良好的節(jié)能、減排、降耗目標。

3 循環(huán)電機雙速節(jié)能改造

3.1 節(jié)能改造調研情況分析

經過循環(huán)泵生產廠商的確定，對原有循環(huán)泵進行改造，使其形成雙速運行條件，符合循環(huán)泵運行原理，改造后，水泵也可正常運行。為此，在改造前對循環(huán)水泵運行方式進行了解。調查發(fā)現(xiàn)，改造前的循環(huán)水泵運行模式比較單一，不僅對正常運行造成明顯影響，同時也會制約到水量調節(jié)，導致其調節(jié)范圍受到明顯影響。若改造每個機組中一臺設備將其運行模式改為雙速電機，可對原有運行模式進行豐富，形成更多組合模式，并按照凝汽器實際用水量需要，對其進行靈活調整。從循環(huán)泵流量、揚程等相關參數來看，能夠滿足循環(huán)系統(tǒng)對水運行的相關要求，同時也可顯著減少電能消耗量。

3.2 循環(huán)泵電機雙速改造方案

根據上述調研結果，結合專家分析，對循環(huán)泵電機雙速改造開展綜合研究，確立最終改造方案。通過廣泛討論及分析后，對多個改造方案的磁角度、電角度進行準確計算。根據實際狀況，該發(fā)電公司決定采用“16/18”改造方案。18級方式運行過程中，要利用角形接線。也就是說，將 2×630MW超臨界機組7B、8A循環(huán)水泵電機的轉速，由之前的375r/min，改為333～375r/ min。根據運行情況，將電機功率為3000kW的循環(huán)水泵16級電動機改為16/18級雙速電動機。這種情況下，通過實際運行發(fā)現(xiàn)，循環(huán)泵流量可增加一倍左右，且揚程達到原有16級的0.8倍，功率提高到原有2124kW的0.7倍，電機輸出功率可減少至少30%左右。若采用轉速差較小的雙速電動機來為循環(huán)泵進行驅動，并按照季節(jié)變化及水溫變化情況，選擇適當的轉速驅動，能夠對供水量進行合理調節(jié)，從而有效達到節(jié)能減排效果，對節(jié)約更多電能資源提供有效保障。

從該發(fā)電公司循環(huán)泵改造情況來看，雙速節(jié)能改造過程中，無論是變前極，還是變后極，均采用 60°相帶換相方法進行變極處理。在此種布置方法的幫助下，即使是兩種不同的轉速，電機仍然能夠獲得比較高效的運行能力。在對電機轉速進行切換處理時，無需特殊處理，只需在專用出線盒內完成改接即可。循環(huán)泵節(jié)能改造后，電機每一線圈電壓、電流均會發(fā)生一定變化，且線圈數量也會產生顯著改變。當這些參數發(fā)生一定改變后，必然對電機運行性能產生較大影響，并在此基礎上對電機的運行參數產生明顯影響。通過電機提供廠商的設計及相應運算，本次循環(huán)泵系統(tǒng)改造可達到以下幾點技術指標操作標準：單速電機改造為雙速電機后，將原有16級作為定子繞組的基本極。也就是說，在保證電機定子端部性能的基礎上，在不改變其接線方式的前提下，將16級視為基本級，這種情況下，16極電機各項性能并未發(fā)生變化。但是，在18極轉速條件下，可通過丟槽方法，對電機端部進行相應整改，從而轉變其自身結構中引線的連接方式，并對電機極數進行適當調整，進而對電機轉速進行改變。在開展電機雙速改造時，要保證電源進出線位置不變，同時要保證電機零部件安裝位置與改造前相同。

4 雙速改造電機運行風險及效果分析

4.1 運行風險

由于每個循環(huán)泵生產廠家對技術的保密程度不一，要充分尊重其獨立技術的行使權，因此在接線方案改造完成后，要就其問題開展深入交流。針對大于2000kW電動機而言，要嚴格按照相關規(guī)定及要求，對電動機差進行相應設計，從而發(fā)揮較高的保護效果。一般情況下，其他電廠所采用的方案均為在18級運行過程中取消，而在16極運行狀況下恢復。例如，對于俄制機組而言，其在設計電機過程中，就充分考慮到雙速運行情況。為此，俄制機組對鐵芯設計進行改進，主要將其布置為雙線圈，這樣不僅能夠對電機性能進行綜合考量，還能使其設計達到最優(yōu)化。在運行過程中，無論是振動方面還是噪聲方面，均能實現(xiàn)最大程度的整合作用，從而發(fā)揮良好工況。改雙速運行后，原有16極接線維持在既有水平，因此能夠保證運行性能不發(fā)生變化。雖然改造后電機噪聲有所增加，且振動方面出現(xiàn)一定變化。但是，通過精確計算，認為其在國家規(guī)定范圍之內。

4.2 雙速改造效果

雙速電機節(jié)能改造完成后，于2015年6月開始低速空載試運行，結果顯示試運行合格，雙速改造成果明顯。同時，于當年12月開展高速空載試運行，電機最大振動達到24μm，試運行效果滿足改造規(guī)范。與此同時，開展低速帶載及高速帶載運行，均未出現(xiàn)運行故障。通過計算，改造后的電機，每年可低速運行至少5～6個月，可節(jié)省130余萬kW·h，從而節(jié)省將近40余萬元費用支出。通過上述分析，認為循環(huán)泵電機雙速改造，不僅滿足設備日常運行條件，同時能夠發(fā)揮較高的節(jié)能效果，經濟效益明顯。

4.3 雙速改造需要注意事項

在對電機端引出線進行焊接過程中，要保證焊接工藝，使其滿足相關改造規(guī)范，并且對虛焊問題加以控制，減少過熱現(xiàn)象，避免線圈絕緣體的損壞。改造后，要對電機進行真空浸漆處理，從而強化線圈本身結構的絕緣性。與此同時，在改造過程中，要對新布置的接線盒進行相應處理，對其內部引線端進行充分固定，從而盡量減少電機高轉速及低轉速之間的轉換次數，避免引線接線出現(xiàn)松動，減少運行安全隱患。此外，要對電機運行過程中的噪聲進行合理控制，無論是在低速運轉時，還是在高速運行時，均要保證噪聲不能過大，從而減少其對相關人員聽力的影響。在電機進行改造后，要開展一定的動平衡試驗，并在此基礎上實施高壓試驗，從而及時發(fā)現(xiàn)問題，并采取必要措施進行整改。利用循環(huán)水出口母管制，改造后根據不同負荷、不同季節(jié)，增加了循泵的運行調整方式，有利于提高機組經濟性，提高真空度，達到能耗的降低標準。

5 結語

綜上所述，循環(huán)泵供熱系統(tǒng)在實際應用中需要綜合考慮經濟性、技術條件等，以制定循環(huán)泵配置方案。理論上循環(huán)泵水壓圖中的零件越接近熱源，系統(tǒng)提供給熱用戶的作用壓頭越小，于是采用分布式循環(huán)泵供熱系統(tǒng)獲得的節(jié)能率也越高。對于熱用戶較多且在近熱源端熱負荷較大、支干線規(guī)模較小，熱網干線較長、比摩阻較大的熱網宜改造成分布式循環(huán)泵供熱系統(tǒng)，單熱源枝狀熱網的改造能夠獲得較高的收益，而復雜熱網由于在設計階段出于對調度工況、可靠性等的考慮，以及本身水力工況的特點，使得熱用戶節(jié)流損失較小，改造后獲得的收益明顯低于單熱源枝狀熱網。

[1]付建華. 發(fā)電廠循環(huán)水泵變極調速系統(tǒng)節(jié)能研究及應用[D].華北電力大學，2014.

[2]侯志毅. 既有建筑供熱、空調系統(tǒng)循環(huán)水泵節(jié)能改造潛力研究[D]. 天津大學，2014.

[3]許晨. 火力發(fā)電廠循環(huán)泵雙速改造節(jié)能研究[D]. 華北電力大學，2015.

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1671-0711（2017）06（下）-0056-02