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水泵調速在火電廠節(jié)能減排中的應用

文檔作者：陳虎 1 張鍵 2 文檔來源： 1 平圩發(fā)電有限責任公司 2 淮南供電公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月25日
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Ｍ??1?? Ｊｈ????
6??ＡＮ ＨＵＩ ??ＥＬ ＥＣ ＴＲＩＣ ??ＰＯＷＥＲ??2 。1 5 ??年?? 3 ??￥????
水泵調速在火電廠節(jié)能減排中的應用????
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ｐ??Ｓ ｐｅｅ ｄ??Ｒｅｇｕ ｌａ ｔ ｉ ｏｎ??ｉ ｎ??Ｔｈｅ ｒｍａ ｌ??Ｐ ｏｗ ｅｒ??Ｐｌ
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ｇｙ?? Ｓａｖ
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陳 虎 1 張 鍵 ????2
（ 1 平圩發(fā)電有限責任公司
， 安徽淮南2 3 2 0 8 9
；
2 淮南供電公司
， 安徽淮南2 3 2 0 0 1 ）????
摘要平圩發(fā)電廠于2 0 1 2 年Ｕ 4 0 1 Ｂ 機組檢修期間對4 號機組閉式水泵Ａ 電機和二期循環(huán)水泵Ｄ 電機進行了調速改造，????
在節(jié)能減排方面獲得了顯著成效，
據此從水泵流量調節(jié)的能耗分析、電機調速方法的分類比較、實際應用的效果等幾個方????
面簡要闡述水泵調速在火電廠節(jié)能減排中的應用。????
關鍵詞： 火電廠； 節(jié)能減排； 水泵； 流量； 調速????
Ａｂ ｓｔ ｒａ ｃｔ ：??Ｉ ｎ ?? 2 0 1 2 ，Ｐｉ ｎ
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ｉ ｏ ｎ
根據統(tǒng)計， 全國水泵的總用電量占全國總發(fā)??變， 但是揚程特性不變。????
電量的1 6 ％ 左右， 而7 0 ％左右的水泵的流量要求??（
2
） 如圖1 所示， 設用戶所需流量Ｑｅ 為額定????
是變化的， 如果能夠根據流量要求進行調節(jié)， 就可??流量的6 0 ％
， 即仏＝ 6 0 ％ （？Ｎ 當通過關小閥門來實????
節(jié)約很多的能源。水泵的調節(jié)方式與節(jié)能效果的??現(xiàn)時， 管阻特性將由曲線（
2
） 改變?yōu)榍€（
3
） ， 而揚????
關系非常密切， 過去調節(jié)流量普遍采用改變閥門??程特性則仍為曲線（ 1
） ， 故供水系統(tǒng)的工作點由Ｎ????
或擋板開度的節(jié)流調節(jié)方式， 即改變裝置管網的??點移至Ｅ 點， 此時流量減小為（？Ｅ ， 揚程增加為ＨＥ ｏ????
特性曲線進行調節(jié)。這種調節(jié)方式雖然簡便易行，????
但往往造成很大的能量損失。水泵的輸人軸功率??ｈ??（ 3 ）????
與轉速的立方成正比， 如能通過調節(jié)轉速來改變????
水泵的輸入軸功率， 則節(jié)能效果將是非常顯著的。??？
／
2 ）????
1??■量調節(jié)的能耗分析
?? ：????
ｉ． ｉ 調節(jié)流量的方法與比較??：????
在供水系統(tǒng)中， 控制的根本對象是流量； 因?? ＼????
此， 要討論節(jié)能問題， 必須從控制流量的方法著??！?? ］＼????
手， 常見的方法有閥門控制和轉速控制兩種。??Ｉ??ｉ
⑷????
1 ．
1 1 閥門控制??ｊ??Ｉ????
（
1
） 通過關小或開大閥門來調節(jié)流量， 而轉速?? ［
Ｄ
??
－ Ａ
??＾????
保持不變（ 通常為額定轉速） 。閥門控制的實質是：??？??＾????
水泵本躺供水能力不變， 而是通過改變水路巾??？ ????1
的阻力大小來強行改變流量， 以適應用戶對流量?? 轉速控制????
的要求。這時， 管阻特性將隨閥門開度的改變而改??（ ） 即通過改變水泵的轉速來調節(jié)流量， 而閥????
1 1 2
1
第3 2 卷第1 期????
2 0 1 5 年3 月陳虎， 等： 水泵調速在火電廠節(jié)能減排中的應用7
門開度則保持不變（ 通常為最大開度） ， 也稱為恒??Ｓ 轉差率；????
壓控制法。轉速控制的實質是通過改變水泵的供??定子供電電源的頻率， Ｈｚ ；????
水能力來適應用戶對流量的要求， 當水系的轉速??Ｐ 定子繞組極對數(shù)。????
改變時， 揚程特性將隨之改變， 而管阻特性不變。??2 ． 2 調速方法的分類????
（ 2 ） 仍如圖1 所示， 同樣以用戶所需流量為??調速型異步電動機以公式（ 2 ） 為根據， 可分為????
Ｑ％ 為例， 當通過降低轉速使得Ｑ％??
＝6 0 ％ 仏時， 揚??以下三種類型。????
程特性將由曲線（ 1 ） 改變?yōu)榍€（ 4
） ， 而管阻特性????
則仍為曲線（ 2 ） ， 故工作點移至Ｃ 點。這時流量減??在電源電壓和頻率不變的條件下， 根據異步????
小為（ ？Ｅ ， 揚程減小為私。??電動機轉速和極對數(shù)成反比的關系， 用改變極數(shù)????
ｉ －
ｉ
－ 3??的辦法達到兩級甚至多級轉速的方式。其具體做????
比較上述兩種調節(jié)流量的方法可以看出， 在法是改變定子繞組接法， 即將每相定子繞組分成????
所需流量小于額定流量的情況下， 轉速控制時的兩個“
半相繞組”
， 改變它們之間的接法， 使其中一????
揚程比＿ 門控制時小得多， 圖1 中的ｐ月影部分個“半相繞組
’ ’
中的電流反向， 極對數(shù)就成倍改變；????
‘
‘
ＫＣＥＪ
”就是兩者之差Ａ Ｐ
， 便是轉速控制方式節(jié)約但要注意， 極數(shù)成倍變化時必須同時改變出線端????
的供水功率， 所以轉速控制方式所需的供水功率的相序。例如極對數(shù)由ｐ 變?yōu)? ｐ 時，
Ｖ 相繞組與Ｕ????
比闊門控制方式小得多。??相的相位差變?yōu)? 4 0
。
， Ｗ 相與Ｕ 相差2 ??ｘ ?? 2 4 0
。＝????
1 ． 2 從水泵的工作效率看節(jié)能??4 8 0
。
， 相當于1 2 0
。
， 如果不改變電源相序， 電動機????
1 ． 2 ．
1?? 7ｊ
Ｃ泵的工作效率??將反轉。目前廣泛采用的是單繞組雙速鼠籠式異????
7
ｊ
Ｃ泵工作效率的近似計算公式如下：??步電動機， 調速時只需改變定子繞組的接法， 就可????
ｖ ＾（ Ｋ ） ｃ2
（ Ｋ ）
2??（ 1 ）
使極數(shù)改變。????
ｎ??ｎ??2 2
． 2 變頻調速型????
式（
1
） 中：？？
、
／ 水菜效率、流量、轉速的??變頻調速是通過改變電動機定子供電頻率來????
改變旋轉磁場同步轉速進行調速的， 是無附加轉????
ｃ2 之間，通常遵循ｃ
，??差損耗的高效調速方式。變頻調速系統(tǒng)的關鍵裝????
1 ． 2 ． 2 不同控制方式時的工作效率??置是頻率變換器， 即變頻器， 由它來提供變頻電????
（ 1 ）?? Ａ 式⑴ 可知， 細過關小閥門來減小流源； 變頻器的變流元件目前主要有大功率三極管、????
量時， 由于轉速不變， ＾ ＝
1 ， 比值？
； 可見， 晶閘管和可關斷晶閘管三種。變頻技術可分為????
隨著流量的減小冰泵工作賺率降低十分明顯。交交（ 直接）變頻和交直交（ 間接）變頻兩大????
（
2
） 在轉速控制方式時， 由于在閩門開度不變類， 交交變頻技術是把市電直接變成頻率低的????
的情況下
：
流量（？
＊ 和轉速ｒｅ
？ 是成正比的， 比值交流電， 大量用在大功率的交流調速中， 交交變????
ｎ
？ 不變。就是說， 采用轉速控制方式時， 水泵的工
頻電路一般采用三相橋式電路， 因其最高輸出頻????
作效率總是處于最佳狀態(tài)。所以， 轉速控制方式與率只能是電網頻率的1 ／ 3 以下， 所以在變頻領域中????
閥門控制方式相比， 水泵的工作效率要髙得多。??巳逐漸被淘汰。交直交變頻技術是將市電整????
0 ?? 1
＇
聞ｉ由亡辻納公米屮紡??流成直流， 再變頻為要求頻率的交流。其變頻電路????
2
?? 由整流器、濾波環(huán)節(jié)和逆變器三部分組成， 其工作????
2 ． 1 水泵的驅動電機??時先將三相交流電源橋式整流為直流電， 脈動的????
目前， 絕大多數(shù)水果采用交流異步電動機驅??Ｓ流電再逆變?yōu)殡妷汉皖l率可調的三相交流電????
＾??源， 采用正弦脈寬調制方法， 使輸出波形近似正弦????
＇
ｎ??巡二??ｒｅ ｉ ｎ ，?????＆ ，讓孺要髓咖ｍ 。變頻磁是一＿????
ｎ＝ｎ
ｔ
（ ｌ ＾ Ｊ ＝
??ｐ??Ｕ ；??Ｕ ｊ
效的調速方式， 變頻調速范圍可達1 ％ ￣1 0 0 ％ ， 并????
式（
2
） 中： ／ ｉ 異步電動機轉速在整個調速范圍內具有較高的調速效率， 變頻調????
ｎ
ｒ 定子旋轉磁場的轉速， 亦稱同步轉速，
ｒ ／??速方式尤其適合于調速范圍寬、負荷經常變化運????
ｍｉｎ ；??行的設備。????
￡??ｈ??第3 2 卷第1 期????
8
??
／Ｘ??＜
Ｗ ??Ｃ??／
？
??
2 0 1 5?? 年?? 3 ?? 月????
2 ． 2 ． 3 變轉差率調速型??2 0 1 3 年2 月這時間段計算其在節(jié)能減排方面的????
變轉差率調速又可分為改變電源電壓調速、效果。????
轉子串電阻調速、轉子串附加電勢調速三種方式，??（
1
） ?? 4 Ａ 閉式水泵電機節(jié)約電量為（
5 4 0 2 4 0
）????
這三種調速方式效率低， 且后兩種只能用于轉子??ｋＷ ｘ 9 0 天ｘ 2 4 ｈ ＝ 6 4 ． 8 萬ｋＷ － ｈ
；????
型式為繞線式的異步電動機， 應用范圍較小。??（ 2 ） ??二期循環(huán)水泵Ｄ 電機節(jié)約電量為（
3 ?? 6 0 0
2 ． 3 變極調速與變頻調速的比較??2 ?? 5 3 0 ）
1＾｜ 乂9 0 天＞ ＜ 2 4 1 1 ＝ 2 3 1 ． 1
2 萬］＾ 1 ．
1 1
；????
（ 1 ） 變極調速的優(yōu)點是成本很低， 工作安全可??⑶ 以上網電價0 ． 4 元／ｋＷ ．
ｈ 計算， 共節(jié)約電????
靠， 不需要其它的附加設備， 電網的附加損耗較費（ 6 4 ． 8 ＋ 2 3 1 ． 1 2 ）??ｘ 0 ． 4
＝
1 1 8 ． 3 6 8 萬元。????
低， 系統(tǒng)效率高。缺點是電機改變極數(shù)調速范賺??⑷ 1
??ｋＷ － ｈ????
窄， 而且只能棲種固定速度， 屬于有極調速， 不應節(jié)約了?? 0 ． 4 ??ｋ
ｇ 標準煤， 同時減少污染排放0 ．
2 7 2 ????
能獲得平滑調速， 改變轉速時需停車進行。??4 碳粉塵、0 ． “7 ??ｋｇ??Ｃ 0 2 、0 0 3 ??ｋｇ?? Ｓ 0 2 、0 ． 0 1 5 ??ｋ ｇ????
（ 2 ） 變頻調速的優(yōu)點是其節(jié)電率很高， 調速平ＮＯｘ 。以此計算， 2 0 1 2 年1 2 月至2 0 1 3 年2 月，
ｆ????
滑，調速范圍寬，細它可以完全滿足水量變化要圩發(fā)電廠共計節(jié)約了??1 1 8 ??
ｔ 灘煤， 同時減少污????
求， 并降低設備的損耗。缺點是初始投資高， 不能采染排放8 0 ?? 1 碳粉塵、2 9 5 ??ｔ??Ｃ 0 ＾ 8 － 8 ?? ｔ
?? Ｓ 0 2 、4 ．
4 ??????1
用高壓直接供電， 需附設變壓器； 髙壓逆變器的故??Ｎ（）ｘ 。????
障較多， 維護困難； 以及對無線電通信產生干擾等。??4 滬ｉ
五????
（ 3 ） 綜上所述， 在火力發(fā)電廠中， 建議對調速??一“????
范圍要求小， 不需要頻繁調速的可以采用變極調??在火力發(fā)電廠中， 除循環(huán)水泵、閉式水泵等水????
速， 如循環(huán)水泵； 對調速范圍要求大， 需頻繁調速??泵類負載可以進行驅動電機調速改造外，
一些有????
的可以采用變頻調速， 如凝結水系。??調節(jié)需求的風機類負載也可以進行調速改造， 如????
引風機等。通過實際應用的效果來看， 進行調速改????
3??造后， 可以械降低ｒ 用電率， 減少污染排放， 達????
3 ． 1 改造后電要性能數(shù)據
??到節(jié)能減漏目的。????
平圩發(fā)電廠4 Ａ 閉式水泵電機和二期循環(huán)水??日 ⑶1 5 0＂????5
泵Ｄ 電機于2 0 1 2 年9 月Ｕ 4 0 1 Ｂ 機組檢修期間進????
行了變極調速改造， 改造后電機主要性能數(shù)據見????
表1
。??［
1
］ 張燕賓變頻供水的節(jié)能分析與近似計算［
Ｊ
］
． 自動化博????
表1 改造后電機主要性能數(shù)據表??覽， 2 0 0 0 ： 2 6 3 0
電機??4 Ａ 閉式水Ｓ桃二細麻果Ｄ 電機［
2
］ 代云修， 張燦勇？汽輪機設備及系統(tǒng)岡．北《??： 中國電力????
項直??
．??出版社’
2 0 0 6
??
［
3
］ 舒服華， 王艷． 電機節(jié)能降耗技術和方法探討［Ｊ ］
．電機技????
＿／ ｋＷ??5 4 0??2 4 0??3?? 6 0 0??2 ?? 5 3 0??術， 2 0 0 8 （ Ｇ 3 ）
： 3 9 4 2
電？ Ｖ??6 ?? 0 0 0??6 ?? 0 0 0??6 ?? 0 0 0??6 ?? 0 0 0??［
4
］ 何凱．風機和泵的最佳節(jié)能方法［Ｊ］ 山西科技， 2 0 0 3 （ 0 4 ） ：????
電流／ ??Ａ??6 6 5??3
6 7??4
4 1 6??3
3
6
3??5 8 5 9 ．????
＾＾／ｒ
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Ｃ ｎｕ ｎｒ??9 8 7??7 4 5??3 7 1??3 3 1????
功率因數(shù)??0
8 6??0
6
7??0
8 3??0
7
7??，????
3 ． 2 節(jié)能減排效果????
作者簡介：????
檢修結束后正值冬季， 根據實際需求， 兩臺水陳虎（
1 9 8 0
） ，男， 本科， 主要從事發(fā)電機及高壓電機檢修維????
泵采用低速運行方式， 下面取2 0 1 2 年1 2 月至??護工作。????

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