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水泵调速在火电厂节能减排中的应用

文档作者：陈虎 1 张键 2 文档来源： 1 平圩发电有限责任公司 2 淮南供电公司		点击数：	更新时间： 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 􎗥￥􎗒􎗏
水泵调速在火电厂节能减排中的应用􎗒􎗏
Ａ ｐｐｌ ｉｃａ ｔ ｉｏｎ􎗥ｏｆ􎗥Ｐｕｍ
ｐ􎗥Ｓ ｐｅｅ ｄ􎗥Ｒｅｇｕ ｌａ ｔ ｉ ｏｎ􎗥ｉ ｎ􎗥Ｔｈｅ ｒｍａ ｌ􎗥Ｐ ｏｗ ｅｒ􎗥Ｐｌ
ａｎｔ 􎗥Ｅｎｅｒ
ｇｙ􎗥 Ｓａｖ
ｉ
ｎ
ｇ􎗒􎗏
陈 虎 1 张 键 􎗒􎗏2
（ 1 平圩发电有限责任公司
， 安徽淮南2 3 2 0 8 9
；
2 淮南供电公司
， 安徽淮南2 3 2 0 0 1 ）􎗒􎗏
摘要平圩发电厂于2 0 1 2 年Ｕ 4 0 1 Ｂ 机组检修期间对4 号机组闭式水泵Ａ 电机和二期循环水泵Ｄ 电机进行了调速改造，􎗒􎗏
在节能减排方面获得了显著成效，
据此从水泵流量调节的能耗分析、电机调速方法的分类比较、实际应用的效果等几个方􎗒􎗏
面简要阐述水泵调速在火电厂节能减排中的应用。􎗒􎗏
关键词： 火电厂； 节能减排； 水泵； 流量； 调速􎗒􎗏
Ａｂ ｓｔ ｒａ ｃｔ ：􎗥Ｉ ｎ 􎗥 2 0 1 2 ，Ｐｉ ｎ
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根据统计， 全国水泵的总用电量占全国总发􎗎变， 但是扬程特性不变。􎗒􎗏
电量的1 6 ％ 左右， 而7 0 ％左右的水泵的流量要求􎗎（
2
） 如图1 所示， 设用户所需流量Ｑｅ 为额定􎗒􎗏
是变化的， 如果能够根据流量要求进行调节， 就可􎗎流量的6 0 ％
， 即仏＝ 6 0 ％ （？Ｎ 当通过关小阀门来实􎗒􎗏
节约很多的能源。水泵的调节方式与节能效果的􎗎现时， 管阻特性将由曲线（
2
） 改变为曲线（
3
） ， 而扬􎗒􎗏
关系非常密切， 过去调节流量普遍采用改变阀门􎗎程特性则仍为曲线（ 1
） ， 故供水系统的工作点由Ｎ􎗒􎗏
或挡板开度的节流调节方式， 即改变装置管网的􎗎点移至Ｅ 点， 此时流量减小为（？Ｅ ， 扬程增加为ＨＥ ｏ􎗒􎗏
特性曲线进行调节。这种调节方式虽然简便易行，􎗒􎗏
但往往造成很大的能量损失。水泵的输人轴功率􎗎ｈ􎗥（ 3 ）􎗒􎗏
与转速的立方成正比， 如能通过调节转速来改变􎗒􎗏
水泵的输入轴功率， 则节能效果将是非常显著的。􎗎？
／
2 ）􎗒􎗏
1􎗥■量调节的能耗分析
􎗎 ：􎗒􎗏
ｉ． ｉ 调节流量的方法与比较􎗎：􎗒􎗏
在供水系统中， 控制的根本对象是流量； 因􎗎 ＼􎗒􎗏
此， 要讨论节能问题， 必须从控制流量的方法着􎗎！􎗥 ］＼􎗒􎗏
手， 常见的方法有阀门控制和转速控制两种。􎗎Ｉ􎗥ｉ
⑷􎗒􎗏
1 ．
1 1 阀门控制􎗎ｊ􎗥Ｉ􎗒􎗏
（
1
） 通过关小或开大阀门来调节流量， 而转速􎗥 ［
Ｄ
􎗎
－ Ａ
􎗎＾􎗒􎗏
保持不变（ 通常为额定转速） 。阀门控制的实质是：􎗎？􎗥＾􎗒􎗏
水泵本躺供水能力不变， 而是通过改变水路巾􎗎？ 􎗒􎗏1
的阻力大小来强行改变流量， 以适应用户对流量􎗎 转速控制􎗒􎗏
的要求。这时， 管阻特性将随阀门开度的改变而改􎗎（ ） 即通过改变水泵的转速来调节流量， 而阀􎗒􎗏
1 1 2
1
第3 2 卷第1 期􎗒􎗏
2 0 1 5 年3 月陈虎， 等： 水泵调速在火电厂节能减排中的应用7
门开度则保持不变（ 通常为最大开度） ， 也称为恒􎗎Ｓ 转差率；􎗒􎗏
压控制法。转速控制的实质是通过改变水泵的供􎗎定子供电电源的频率， Ｈｚ ；􎗒􎗏
水能力来适应用户对流量的要求， 当水系的转速􎗎Ｐ 定子绕组极对数。􎗒􎗏
改变时， 扬程特性将随之改变， 而管阻特性不变。􎗎2 ． 2 调速方法的分类􎗒􎗏
（ 2 ） 仍如图1 所示， 同样以用户所需流量为􎗎调速型异步电动机以公式（ 2 ） 为根据， 可分为􎗒􎗏
Ｑ％ 为例， 当通过降低转速使得Ｑ％􎗥
＝6 0 ％ 仏时， 扬􎗎以下三种类型。􎗒􎗏
程特性将由曲线（ 1 ） 改变为曲线（ 4
） ， 而管阻特性􎗒􎗏
则仍为曲线（ 2 ） ， 故工作点移至Ｃ 点。这时流量减􎗎在电源电压和频率不变的条件下， 根据异步􎗒􎗏
小为（ ？Ｅ ， 扬程减小为私。􎗎电动机转速和极对数成反比的关系， 用改变极数􎗒􎗏
ｉ －
ｉ
－ 3􎗎的办法达到两级甚至多级转速的方式。其具体做􎗒􎗏
比较上述两种调节流量的方法可以看出， 在法是改变定子绕组接法， 即将每相定子绕组分成􎗒􎗏
所需流量小于额定流量的情况下， 转速控制时的两个“
半相绕组”
， 改变它们之间的接法， 使其中一􎗒􎗏
扬程比＿ 门控制时小得多， 图1 中的ｐ月影部分个“半相绕组
’ ’
中的电流反向， 极对数就成倍改变；􎗒􎗏
‘
‘
ＫＣＥＪ
”就是两者之差Ａ Ｐ
， 便是转速控制方式节约但要注意， 极数成倍变化时必须同时改变出线端􎗒􎗏
的供水功率， 所以转速控制方式所需的供水功率的相序。例如极对数由ｐ 变为2 ｐ 时，
Ｖ 相绕组与Ｕ􎗒􎗏
比阔门控制方式小得多。􎗎相的相位差变为2 4 0
。
， Ｗ 相与Ｕ 相差2 􎗥ｘ 􎗥 2 4 0
。＝􎗒􎗏
1 ． 2 从水泵的工作效率看节能􎗎4 8 0
。
， 相当于1 2 0
。
， 如果不改变电源相序， 电动机􎗒􎗏
1 ． 2 ．
1􎗥 7ｊ
Ｃ泵的工作效率􎗎将反转。目前广泛采用的是单绕组双速鼠笼式异􎗒􎗏
7
ｊ
Ｃ泵工作效率的近似计算公式如下：􎗎步电动机， 调速时只需改变定子绕组的接法， 就可􎗒􎗏
ｖ ＾（ Ｋ ） ｃ2
（ Ｋ ）
2􎗎（ 1 ）
使极数改变。􎗒􎗏
ｎ􎗥ｎ􎗎2 2
． 2 变频调速型􎗒􎗏
式（
1
） 中：？？
、
／ 水菜效率、流量、转速的􎗥变频调速是通过改变电动机定子供电频率来􎗒􎗏
改变旋转磁场同步转速进行调速的， 是无附加转􎗒􎗏
ｃ2 之间，通常遵循ｃ
，􎗎差损耗的高效调速方式。变频调速系统的关键装􎗒􎗏
1 ． 2 ． 2 不同控制方式时的工作效率􎗎置是频率变换器， 即变频器， 由它来提供变频电􎗒􎗏
（ 1 ）􎗎 Ａ 式⑴ 可知， 细过关小阀门来减小流源； 变频器的变流元件目前主要有大功率三极管、􎗒􎗏
量时， 由于转速不变， ＾ ＝
1 ， 比值？
； 可见， 晶闸管和可关断晶闸管三种。变频技术可分为􎗒􎗏
随着流量的减小冰泵工作赚率降低十分明显。交交（ 直接）变频和交直交（ 间接）变频两大􎗒􎗏
（
2
） 在转速控制方式时， 由于在闽门开度不变类， 交交变频技术是把市电直接变成频率低的􎗒􎗏
的情况下
：
流量（？
＊ 和转速ｒｅ
？ 是成正比的， 比值交流电， 大量用在大功率的交流调速中， 交交变􎗒􎗏
ｎ
？ 不变。就是说， 采用转速控制方式时， 水泵的工
频电路一般采用三相桥式电路， 因其最高输出频􎗒􎗏
作效率总是处于最佳状态。所以， 转速控制方式与率只能是电网频率的1 ／ 3 以下， 所以在变频领域中􎗒􎗏
阀门控制方式相比， 水泵的工作效率要髙得多。􎗎巳逐渐被淘汰。交直交变频技术是将市电整􎗒􎗏
0 􎗥 1
＇
闻ｉ由亡辻納公米屮紡􎗎流成直流， 再变频为要求频率的交流。其变频电路􎗒􎗏
2
􎗎 由整流器、滤波环节和逆变器三部分组成， 其工作􎗒􎗏
2 ． 1 水泵的驱动电机􎗎时先将三相交流电源桥式整流为直流电， 脉动的􎗒􎗏
目前， 绝大多数水果采用交流异步电动机驱􎗎Ｓ流电再逆变为电压和频率可调的三相交流电􎗒􎗏
＾􎗎源， 采用正弦脉宽调制方法， 使输出波形近似正弦􎗒􎗏
＇
ｎ􎗥巡二􎗥ｒｅ ｉ ｎ ，􎗎⋯􎗎＆ ，讓孺要髓咖ｍ 。变频磁是一＿􎗒􎗏
ｎ＝ｎ
ｔ
（ ｌ ＾ Ｊ ＝
􎗥ｐ􎗥Ｕ ；􎗎Ｕ ｊ
效的调速方式， 变频调速范围可达1 ％ ￣1 0 0 ％ ， 并􎗒􎗏
式（
2
） 中： ／ ｉ 异步电动机转速在整个调速范围内具有较高的调速效率， 变频调􎗒􎗏
ｎ
ｒ 定子旋转磁场的转速， 亦称同步转速，
ｒ ／􎗎速方式尤其适合于调速范围宽、负荷经常变化运􎗒􎗏
ｍｉｎ ；􎗎行的设备。􎗒􎗏
￡􎗎ｈ􎗥第3 2 卷第1 期􎗒􎗏
8
􎗎
／Ｘ􎗥＜
Ｗ 􎗎Ｃ􎗥／
？
􎗎
2 0 1 5􎗥 年􎗥 3 􎗥 月􎗒􎗏
2 ． 2 ． 3 变转差率调速型􎗎2 0 1 3 年2 月这时间段计算其在节能减排方面的􎗒􎗏
变转差率调速又可分为改变电源电压调速、效果。􎗒􎗏
转子串电阻调速、转子串附加电势调速三种方式，􎗎（
1
） 􎗥 4 Ａ 闭式水泵电机节约电量为（
5 4 0 2 4 0
）􎗒􎗏
这三种调速方式效率低， 且后两种只能用于转子􎗎ｋＷ ｘ 9 0 天ｘ 2 4 ｈ ＝ 6 4 ． 8 万ｋＷ － ｈ
；􎗒􎗏
型式为绕线式的异步电动机， 应用范围较小。􎗎（ 2 ） 􎗥二期循环水泵Ｄ 电机节约电量为（
3 􎗥 6 0 0
2 ． 3 变极调速与变频调速的比较􎗎2 􎗥 5 3 0 ）
1＾｜ 乂9 0 天＞ ＜ 2 4 1 1 ＝ 2 3 1 ． 1
2 万］＾ 1 ．
1 1
；􎗒􎗏
（ 1 ） 变极调速的优点是成本很低， 工作安全可􎗎⑶ 以上网电价0 ． 4 元／ｋＷ ．
ｈ 计算， 共节约电􎗒􎗏
靠， 不需要其它的附加设备， 电网的附加损耗较费（ 6 4 ． 8 ＋ 2 3 1 ． 1 2 ）􎗥ｘ 0 ． 4
＝
1 1 8 ． 3 6 8 万元。􎗒􎗏
低， 系统效率高。缺点是电机改变极数调速范赚􎗎⑷ 1
􎗥ｋＷ － ｈ􎗒􎗏
窄， 而且只能栖种固定速度， 属于有极调速， 不应节约了􎗥 0 ． 4 􎗥ｋ
ｇ 标准煤， 同时减少污染排放0 ．
2 7 2 􎗒􎗏
能获得平滑调速， 改变转速时需停车进行。􎗎4 碳粉尘、0 ． “7 􎗥ｋｇ􎗥Ｃ 0 2 、0 0 3 􎗥ｋｇ􎗥 Ｓ 0 2 、0 ． 0 1 5 􎗥ｋ ｇ􎗒􎗏
（ 2 ） 变频调速的优点是其节电率很高， 调速平ＮＯｘ 。以此计算， 2 0 1 2 年1 2 月至2 0 1 3 年2 月，
ｆ􎗒􎗏
滑，调速范围宽，細它可以完全满足水量变化要圩发电厂共计节约了􎗥1 1 8 􎗥
ｔ 灘煤， 同时减少污􎗒􎗏
求， 并降低设备的损耗。缺点是初始投资高， 不能采染排放8 0 􎗥 1 碳粉尘、2 9 5 􎗥ｔ􎗥Ｃ 0 ＾ 8 － 8 􎗥 ｔ
􎗥 Ｓ 0 2 、4 ．
4 􎗥􎗒􎗏1
用高压直接供电， 需附设变压器； 髙压逆变器的故􎗎Ｎ（）ｘ 。􎗒􎗏
障较多， 维护困难； 以及对无线电通信产生干扰等。􎗎4 沪ｉ
五􎗒􎗏
（ 3 ） 综上所述， 在火力发电厂中， 建议对调速􎗎一“􎗒􎗏
范围要求小， 不需要频繁调速的可以采用变极调􎗎在火力发电厂中， 除循环水泵、闭式水泵等水􎗒􎗏
速， 如循环水泵； 对调速范围要求大， 需频繁调速􎗎泵类负载可以进行驱动电机调速改造外，
一些有􎗒􎗏
的可以采用变频调速， 如凝结水系。􎗎调节需求的风机类负载也可以进行调速改造， 如􎗒􎗏
引风机等。通过实际应用的效果来看， 进行调速改􎗒􎗏
3􎗎造后， 可以械降低ｒ 用电率， 减少污染排放， 达􎗒􎗏
3 ． 1 改造后电要性能数据
􎗎到节能减漏目的。􎗒􎗏
平圩发电厂4 Ａ 闭式水泵电机和二期循环水􎗎日 ⑶1 5 0＂􎗒􎗏5
泵Ｄ 电机于2 0 1 2 年9 月Ｕ 4 0 1 Ｂ 机组检修期间进􎗒􎗏
行了变极调速改造， 改造后电机主要性能数据见􎗒􎗏
表1
。􎗎［
1
］ 张燕宾变频供水的节能分析与近似计算［
Ｊ
］
． 自动化博􎗒􎗏
表1 改造后电机主要性能数据表􎗎览， 2 0 0 0 ： 2 6 3 0
电机􎗥4 Ａ 闭式水Ｓ桃二細麻果Ｄ 电机［
2
］ 代云修， 张灿勇？汽轮机设备及系统岡．北《􎗥： 中国电力􎗒􎗏
项直􎗥
．􎗎出版社’
2 0 0 6
􎗎
［
3
］ 舒服华， 王艳． 电机节能降耗技术和方法探讨［Ｊ ］
．电机技􎗒􎗏
＿／ ｋＷ􎗥5 4 0􎗥2 4 0􎗥3􎗥 6 0 0􎗥2 􎗥 5 3 0􎗎术， 2 0 0 8 （ Ｇ 3 ）
： 3 9 4 2
电？ Ｖ􎗥6 􎗥 0 0 0􎗥6 􎗥 0 0 0􎗥6 􎗥 0 0 0􎗥6 􎗥 0 0 0􎗎［
4
］ 何凯．风机和泵的最佳节能方法［Ｊ］ 山西科技， 2 0 0 3 （ 0 4 ） ：􎗒􎗏
电流／ 􎗥Ａ􎗥6 6 5􎗥3
6 7􎗥4
4 1 6􎗥3
3
6
3􎗎5 8 5 9 ．􎗒􎗏
＾＾／ｒ
－
Ｃ ｎｕ ｎｒ􎗥9 8 7􎗥7 4 5􎗥3 7 1􎗥3 3 1􎗒􎗏
功率因数􎗎0
8 6􎗥0
6
7􎗥0
8 3􎗥0
7
7􎗎，􎗒􎗏
3 ． 2 节能减排效果􎗒􎗏
作者简介：􎗒􎗏
检修结束后正值冬季， 根据实际需求， 两台水陈虎（
1 9 8 0
） ，男， 本科， 主要从事发电机及高压电机检修维􎗒􎗏
泵采用低速运行方式， 下面取2 0 1 2 年1 2 月至􎗎护工作。􎗒􎗏

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