某300MW直冷机组电动给水泵改造方案浅析

某300MW直冷机组电动给水泵改造方案浅析
发表时间：2018-05-23T16:53:03.763Z 来源：《基层建设》2018年第5期作者：王晓
[导读] 摘要：力发电机组年利用小时日益下降，提高机组部分负荷性能有显著经济、环境和社会效益。

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摘要：力发电机组年利用小时日益下降，提高机组部分负荷性能有显著经济、环境和社会效益。

本文以某300MW亚临界燃煤直接空冷机组电动给水泵改造为例，浅析当前两种主流电动给水泵改造方案，并在本工程边界条件下对两种改造方案的经济性进行分析，为今后类似改造提供参考。

1 工程相关配置
某300MW亚临界燃煤直接空冷机组，锅炉为亚临界汽包炉，最大连续蒸发量1064t/h，最低稳燃负荷35%BMCR。

汽轮机参数为16.67Mpa（a）/538℃/538℃。

每台机组配3x50%容量电动液力耦合器调速给水泵，两运一备。

表1-1 电动给水泵组参数
增速型液力耦合器调速主要由两部分组成：增速齿轮，把电动机的额定转速升高至给水泵额定转速；调速系统，主要包含泵轮、涡轮和循环油系统，通过勺管调节循环油，改变内部的充油量，调节涡轮转数，实现输出转速的无级调速。

2 2016年度机组各负荷运行小时
该机组为坑口调峰机组，机组长期低负荷运行，2016年度70%及以上负荷运行时间仅占总运行时间11.5%，全厂负荷率54.55%。

各负荷运行小时统计如下：
表2-1 2016年机组各负荷运行小时统计表
3 改造原因浅析
《大中型火力发电厂设计规范》规定，“给水泵出口总流量应满足供给其所连接锅炉的最大给水消耗量要求。

汽包锅炉宜为锅炉最大连续蒸发量的110%。

给水泵入口的总流量应加上供再热蒸汽调温用的从泵的中间级抽出的流量。

”液力耦合器按给水泵最大流量配套。

VWO工况给水泵出口流量1064t/h；THA工况给水泵出口流量932t/h；75%THA工况给水泵出口流量679t/h；50%THA工况给水泵出口流量454t/h。

每台给水泵额定流量为562t/h，两台泵额定给水流量约为锅炉最大连续蒸发量（1064t/h）的1.056倍，约为THA工况（967t/h）的1.16倍。

即使在THA工况下，给水泵液力耦合器已偏离额定工况约16%，效率明显降低。

对于增速型液力耦合器，若不计泵轮、涡轮的流动阻力，则泵轮作用在工作轮与工作液体给于泵轮的力矩相等。

液力耦合器的速比近似等于耦合器的传动效率。

给水泵转速在80%额定转速时，能量损耗约24%；在70%额定转速时，能量损耗约33%；在60%额定转速时，能量损耗约42%。

随着负荷降低，液力耦合器能量损失成线性增加。

4.改造方案
目前主流电动给水泵改造方案有两种，调速行星齿轮耦合器改造（以下简称方案一）和变频改造（以下简称方案二）。

4.1方案一
调速行星齿轮耦合器基于功率叠加原理。

大部分功率通过机械主轴传递至行星齿轮副的外围齿圈，此部分功率传递相当于刚性传递，只有机械损失，没有液力损失。

小部分功率通过变矩器到达行星齿轮副的行星轮，在行星齿轮内进行功率矢量叠加。

50%至100%负荷范围内，效率在90%以上。

目前国内电厂共18台相关业绩，其中8台用于台山核电机组，6台用于清水川2×1000MW火电机组，4台用于陕西蒲城2×600MW火电机组。

4.2方案二
电机的同步转速正比于电机的运行频率，一般情况下滑差比较小（0~0.05），电机的实际转速约等于电机的同步转速。

调节了电机的供电频率，就能改变电机的实际转速。

功率与转速三次方成正比，当频率从50Hz 降至40Hz时，可节约能耗近一半。

高压变频器具有调速范围宽、调速精度高且稳定性好、效率高等优点。

国内已进行高压变频改造的电厂有很多，改造后各电厂运行情况良好，节电量都达到甚至超越预计值。

本工程拟对每台机组3台给水泵中的2台进行变频改造，保留1台作为工频备用。

电机采用一拖一高压变频器调速运行。

5 节能及经济性分析
本工程为坑口电厂，2016年折算标煤价格200元/t；上网电价0.23元/度，改造后收益按机组2016年实际运行小时计算。

表5-1 方案一和方案二节能收益表（单台机组）由上表可见： 1）从50%至100%各个负荷下，两种改造方案都有明显节电效果，尤其60%和70%负荷，节电效果更显著。

2）从50%至100%各个负荷下，方案一节电效果都优于方案二。

3）方案一每年节电1198.5万度，年节电收益275.7万元。

每台机组初投资约1680万元，静态投资回收年限约6.1年。

4）方案二每年节电664.6万度，年节电收益152.9万元。

每台机组初投资约850万元，静态投资回收年限约5.5年。

6 结论 1）调速行星齿轮耦合器改造和变频改造都能显著提高电动给水泵组各个负荷工况效率，进而节省厂用电。

在典型负荷工况的60%和70%负荷时，节电效果更显著。

2）从50%至100%各个负荷下，行星齿轮改造方案节电效果都优于变频改造方案。

3）行星齿轮改造方案每台机组初投资约1680万元，按2016年机组实际运行小时计算，年节电1198.5万度，收益275.7万元，静态投资回收年限约6.1年。

4）变频改造方案每台机组初投资约850万元，按2016年机组实际运行小时计算，年节电664.6万度，收益152.9万元，静态投资回收年限约5.5年。

5）针对不同机组的年利用小时、标煤价格、上网电价不同，应对电动给水泵组改造方案具体分析，进而获得更好的经济、环境和社会效益。