开式水泵节能改造可行性方案及节能分析摘要：通过对开式水系统运行现状分析，认为该厂冬季开式冷却水量富裕度较大，开式水泵出口存在憋压现象，提出开式泵高低速改造、永磁调速改造、变频改造和添加辅助水泵共4种技术改造方案。对4种节能改造方案的可行性与经济性进行了分析，发现4种方案都是可行的，均可降低厂用电率，提高机组运行经济性。关键词：开式水泵；高低速；永磁调速；变频；辅助开式泵；节能引言江陵电厂2台660MW机组分别安装2台开式冷却水泵，正常运行1台运行、1台备用，其作用是为开式水各用户提供冷却水，以保证各用户的工作温度在允许范围之内。开式冷却水水源取自凝汽器循环冷却水进水母管，经开式水泵升压后，进入各用户冷却各类介质后排至循环水回水母管。开式水用户有:真空泵板式冷却器、氢气冷却器、主机润滑油冷却器、小机润滑油冷却器。开式水系统运行现状1开式水泵额定流量为1600m³/h，可以满足夏季运行工况；机组冬季运行时循环水温度较低，开式水各用户的进水门开度很小，所需冷却水量非常少，冷却水富裕度较大。开式水系统简图如图1所示。开式水泵及配套电机相关参数如表1所示。图1开式水系统简图表1开式水泵及配套电机技术参数冬季开式水系统富裕量2计算文中计算1台机组冬季运行时，开式水各用户所需开式冷却水量，冬季采集的相关数据整理如表2所示。负荷平均约为580MW，室外平均温度14℃。表2开式水系统各用户相关参数利用能量守恒及热量计算公式Q=c×m△×t，可计算冬季各开式水用户所需开式冷却水量(其中真空泵冷却器由于进出口手动门不做调整，其流量不变)，计算结果如表3所示。表3冬季开式水各用户所需冷却水量注：水的比热容c=4.2kJ/（kg·K），润滑油的比热容c=1.955kJ/（kg·K），密度ρ=876kg/m，³氢气的比热容c=14.3kJ/（kg·K），密度ρ=0.445kg/m。³已知开式水泵额定流量1600m³/h（约为1600t/h），而冬季开式水用户所需开式冷却水量仅为480t/h，可见，开式水泵在冬季冷却水量有较大的富裕度。开式水系统节能改造方案3由上述分析可知，冬季开式水泵在做相当大的无用功，损失了大量的电能，因此可以对江陵电厂开式水系统进行优化改造，以挖掘设备节能潜力，节约厂用电。通常系统富裕量较大时，系统经济运行的改造方案可采用下列方法：）降低泵的1转速（方案1）；）电机改为变频运行2（方案2）；）改为永磁3驱动（方案3）；）添加低功率的辅助泵（方案44）；）改变泵的叶轮尺寸（方案55)。若按照方案5改造后，开式水流量、扬程不能适应夏季工况，因此方案5不可行。下面仅对适用于随季节性变化时，系统流量有较大改变且节能的方案进行简单分析。开式水泵电机高低速节能改造3.1开式水泵电机高低速节能改造方案不添置和改变任何设备，只改变电机内定子绕组接线方式（改变电机的极对数P来改变电机转速），便将电机改为双速电机，而且这种改造的安全性与经济性较高。由离心泵的相似定律可知，在一定范围内改变泵的转速、泵的效率近似不变，其性能近似关系式为：式中：Q1、Q2—分别表示水泵在转速n1与n2情况下的流量；、H2H1—分别表示水泵在转速n1与n2情况下的扬程；、P2P1—分别表示水泵在转速n1与n2情况下的轴功率；由式（3）可知，水泵的轴功率与其转速的三次方成正比，随着泵的转速的降低，其轴功率的降低程度是非常可观的。已知异步感应电动机的转速n的公式如下：n=60f（1-s）/p（4）式中：f—电源频率；—转s差率；—电机极对数。p由式（4）可知，当频率f不变，只改变电动机定子绕组的极对数p便可改变电机的转速，这种方法称为变极调速。变极调速与变频调速等其他调速方式相比，其最大的优点是投资少、可靠性高；特别适用于流量随季节性变化而改变的节能运行的要求。由江陵电厂开式水泵电机型号，可知电机极数为4极，若将开式水泵电机改为4/6p双速电动机，且保持电源频率f、转速差s不变，则电机在6极运行时，可得水泵转速、流量、扬程及轴功率与极对数的关系式如下：为了选择比较合理的改造方案，将电机极数改为6或8极后的相关数据代入上述四个公式，计算后可得水泵转速、流量、扬程及轴功率等参数，如表4所示。表4开式水泵电机改变极数的相关参数由于考虑到氢气冷却器的位置（16m）及其压降、管损等问题，开式水泵改造后的出口压力保守估算不能低于0.25MPa（具体数值可通过试验确定），因此采用极数为4/6p的双速电动机驱动水泵较为合理。开式水泵高、低速运行时，电机功率分别为160kW、47kW，因此，开式水泵低速运行后，每天可节约电量2712