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循環水泵電機雙速節能改造技術方案

循環水泵電機雙速節能改造技術方案

1、前言:

在火力發電廠中,大型立式異步電動機拖動循環水泵,為凝汽器供水。凝汽器所需水量與進水溫度有關,進水溫度越低,凝汽器所需水量越小。由于季節不同,水溫也不同,冬季時,水溫最低,凝汽器所需水量最小。因此,利用大自然的季節變化,能節約水量,節約電能。

一般循泵配套的是恒速電動機,季節變化時,采用調節水泵閥門擋板的開度來調節水量,不能調節水泵轉速來改變水流量以達到節能目的。為此,若用可變速的電動機來驅動水泵,冬季時,采取低速小功率運行,就可節約大量的電能。

2、節能改造原理:

根據泵類機械相似定律,在一定范圍內改變泵的轉速,泵的效率近似不變,其性能近似關系式為:

Q1/Q2=n1/n2 ,H1/H2=(n1/n2)²,P1/P2=(n1/n2)³。其中Q1.H1.P1.Q2.H2.P2分別表示在轉速n1和n2情況下水泵的流量、揚程和所需的軸功率。

根據上述關系式,若將2500KW 16P循泵電動機改為16/18P雙速電動機,則電機在18極運行時,水泵流量為16極運行時的0.89倍,揚程為16極運行時的0.79倍,軸功率為16極運行時的0.7倍,相當于水泵流量減少11%時,電機輸出功率可減少30%。因此,采用轉速差不大的相鄰極數的雙速電動機驅動水泵,根據各季節水溫的變化選擇驅動轉速,調節供水量,能有效的節約電能。

根據電廠實際情況及我公司多年的電機維修改造經驗,尤其是根據我公司為華能陽邏電廠、邯峰電廠等60萬機組3000KW 16P循泵電動機等雙速改造經驗,2500KW
16P偱泵電機完全可改為16/18P雙速電動機,即保持原16P時2500KW功率不變,18P時功率約為1750KW(如電廠需要也可設計到近2000KW)。

3、定子繞組連接方式:

這種電機進行雙速節能改造,我公司對定子繞組采用的是變前極和變后極都是60°相帶的換相法變極方式,改極箱內有近30個接線柱,這種方法能使電機在兩種轉速時均能獲得良好的運行性能。切換電機轉速時,在一只專用的改極箱內手工改接連接片,即可換成另一種轉速。

國內某些電機維修廠對這種電機進行雙速節能改造時,可能會采用3Y+Y等定子繞組變極方式,采用這種方式改造,定子繞組雖僅需引出6點或9點即能變極,但這種簡單的外部接線方式是用內部繞組復雜、低效的連接方式來換取的,因而顯著的削弱了定子繞組的利用率,使電機在相同的輸出功率情況下繞組溫度顯著上升、輸入功率顯著增加。

電機節能改造應在安全運行的前提下,達到節能目的,顯然,上述改造方式違背了節能改造宗旨,因此,我公司不推薦這種3Y+Y等定子繞組變極改造方式。

該電機定子有168槽,16P接法時,平均每極下占10.5槽,平均每極每相占3.5槽,16P運行時,三相繞組是對稱的;而18P接法時,平均每極下占9.333槽,平均每極每相占3.111槽,是一除不盡的小數,因此,18P運行時,三相繞組是不可能對稱的。

不對稱的三相繞組勢必對電機的運行產生一定的影響,如何將這種影響減小到最小程度以達到對電機的運行不構成任何危害的水平,我公司通過采用先進的電磁計算程序的設計,結合大量的實踐經驗,已圓滿的解決了這些問題。

在改造成雙速電機后,我公司對定子繞組以原16P為基本極,星型接法,16P時電機各項性能與原來全部一樣。在18P轉速時,定子繞組以角型接法,因繞組仍有較高的分布系數,故其輸出功率仍能滿足低速時水泵所需功率,且電機的溫升、振動、噪聲也均能符合國家相關標準的規定值。

在改造成雙速電機后,16P運行時差動保護功能不變,18P運行時差動保護退出(如電廠需要也可按接入差動保護要求進行繞組設計)。

改造時只需更換定子繞組,電機其余零部件全部利用,電機原進出線、進出水、安裝位置等情況均不變。

4.電動機基本參數:

型    號
YKSL2500-16/2150-1
生產廠家      湘潭電機廠

額定功率
2500KW

額定電壓
6000V


額定電流
307.7A

 

功率因數
0.83


轉    速
372r/min
接線方法 4Y

防護等級IP55

絕緣等級F

冷卻方式IC81W

出廠編號051052(05年產)

5.定子改造(定子線圈全部更換,提供主要材料合格證書):

所用材料與工藝全部按上海電機廠目前同類電機F級絕緣、VPI真空壓力浸漆工藝制造標準執行(見附件三)。因所用材料的先進性和工藝的可靠性,經我公司改造更換后的定子繞組更適合戶外用電機,其抗潮能力較原電機將有極大提高。

6.轉子檢查、保養:清洗轉子,烘干,仔細檢查轉子鐵芯、端環,端環與銅條焊接及轉軸是否彎曲,轉子重校外圓并重校動平衡。

更換轉子風扇,增大轉子風扇風葉,改善內部通風冷卻效果。

7.電機本體、軸承和上、下機架檢修、保養:

   更換電機擋風板。


防漏油改造:設計增加節流環、擋壓圈,改造電機上機架、擋油筒結構及推力頭底部密封結構,最終達到防漏油效果。

上機架、機座、電動機外殼防腐處理;因電動機為露天安裝,電動機所有接口做密封,防止進水。

推力瓦檢查,其推力瓦合金無燒損、裂紋、剝落、損傷現象,必要時進行處理或更換,瓦塊修刮后承力面光滑,推力接觸面積75%以上。

上、下導瓦檢查,其導瓦合金無燒損、裂紋、剝落、損傷現象,必要時進行處理或更換,瓦塊修刮后承力面光滑,接觸面積75%以上。

推力頭檢查,其推力鏡面偏差0.03mm,鏡面無損傷,推力頭與軸頸結合面無腐蝕、損傷,軸頸外徑與推力頭內徑為緊配合,絕緣墊板無損傷。

立式電機特別是推力瓦結構,有特定安裝要求(詳見上海電機廠或湘潭電機廠同類立

式循泵電動機安裝使用維護說明書),拆時需做好相關標記,安裝時須有經驗師傅進行操作。


8.總裝及全套出廠試驗:(根據我們了解到的某些改造廠對同類電機改造后的不成功

案例,我們建議,第一臺電機改造后必須在改造廠進行以下空載及模擬負載試驗以檢

驗改造結果,特別是檢驗18P運行時的電機性能)

a、組裝電機,按規程進行全部靜態電試驗,包括直流電阻、絕緣電阻、耐壓試驗等;

b、16P空車運轉試驗,測定空載電流、振動、噪音;

c、16P模擬負載試驗,測定電機溫升、軸承溫度;

d、18P空車運轉試驗,測定空載電流、振動、噪音;

e、18P模擬負載試驗,測定電機溫升、軸承溫度;

9.修理改造技術標準和質量依據:

GB /T 21205-2007
旋轉電機整修規范。

GB755-2000
旋轉電機定額和性能

GB 1032-85
三相異步電動機試驗方法

GB 10068-88
旋轉電機振動測定方值法及限

GB 10069-88
旋轉電機噪聲測定方值法及限

GB/T 13957-92
大型三相異步電動機基本系列技術條件


DL/T 596-1996
電力設備預防性試驗規程電機部份

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