循環(huán)水泵電機(jī)雙速節(jié)能改造技術(shù)方案
1、前言：
在火力發(fā)電廠中，大型立式異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)循環(huán)水泵，為凝汽器供水。凝汽器所需水量與進(jìn)水溫度有關(guān)，進(jìn)水溫度越低，凝汽器所需水量越小。由于季節(jié)不同，水溫也不同，冬季時(shí)，水溫最低，凝汽器所需水量最小。因此，利用大自然的季節(jié)變化，能節(jié)約水量，節(jié)約電能。
一般循泵配套的是恒速電動(dòng)機(jī)，季節(jié)變化時(shí)，采用調(diào)節(jié)水泵閥門(mén)擋板的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)水量，不能調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速來(lái)改變水流量以達(dá)到節(jié)能目的。為此，若用可變速的電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)水泵，冬季時(shí)，采取低速小功率運(yùn)行，就可節(jié)約大量的電能。
2、節(jié)能改造原理：
根據(jù)泵類機(jī)械相似定律，在一定范圍內(nèi)改變泵的轉(zhuǎn)速，泵的效率近似不變，其性能近似關(guān)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(zhuǎn)速n1和n2情況下水泵的流量、揚(yáng)程和所需的軸功率。
根據(jù)上述關(guān)系式，若將2500KW 16P循泵電動(dòng)機(jī)改為16/18P雙速電動(dòng)機(jī)，則電機(jī)在18極運(yùn)行時(shí)，水泵流量為16極運(yùn)行時(shí)的0.89倍，揚(yáng)程為16極運(yùn)行時(shí)的0.79倍，軸功率為16極運(yùn)行時(shí)的0.7倍，相當(dāng)于水泵流量減少11%時(shí)，電機(jī)輸出功率可減少30%。因此，采用轉(zhuǎn)速差不大的相鄰極數(shù)的雙速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵，根據(jù)各季節(jié)水溫的變化選擇驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)供水量，能有效的節(jié)約電能。
根據(jù)電廠實(shí)際情況及我公司多年的電機(jī)維修改造經(jīng)驗(yàn)，尤其是根據(jù)我公司為華能陽(yáng)邏電廠、邯峰電廠等60萬(wàn)機(jī)組3000KW 16P循泵電動(dòng)機(jī)等雙速改造經(jīng)驗(yàn)，2500KW
16P偱泵電機(jī)完全可改為16/18P雙速電動(dòng)機(jī)，即保持原16P時(shí)2500KW功率不變，18P時(shí)功率約為1750KW（如電廠需要也可設(shè)計(jì)到近2000KW）。
3、定子繞組連接方式：
這種電機(jī)進(jìn)行雙速節(jié)能改造，我公司對(duì)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(nèi)有近30個(gè)接線柱，這種方法能使電機(jī)在兩種轉(zhuǎn)速時(shí)均能獲得良好的運(yùn)行性能。切換電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，在一只專用的改極箱內(nèi)手工改接連接片，即可換成另一種轉(zhuǎn)速。
國(guó)內(nèi)某些電機(jī)維修廠對(duì)這種電機(jī)進(jìn)行雙速節(jié)能改造時(shí)，可能會(huì)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(diǎn)或9點(diǎn)即能變極，但這種簡(jiǎn)單的外部接線方式是用內(nèi)部繞組復(fù)雜、低效的連接方式來(lái)?yè)Q取的，因而顯著的削弱了定子繞組的利用率，使電機(jī)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(jī)節(jié)能改造應(yīng)在安全運(yùn)行的前提下，達(dá)到節(jié)能目的，顯然，上述改造方式違背了節(jié)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(jī)定子有168槽，16P接法時(shí)，平均每極下占10.5槽，平均每極每相占3.5槽，16P運(yùn)行時(shí)，三相繞組是對(duì)稱的；而18P接法時(shí)，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(shù)，因此，18P運(yùn)行時(shí)，三相繞組是不可能對(duì)稱的。
不對(duì)稱的三相繞組勢(shì)必對(duì)電機(jī)的運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，如何將這種影響減小到最小程度以達(dá)到對(duì)電機(jī)的運(yùn)行不構(gòu)成任何危害的水平，我公司通過(guò)采用先進(jìn)的電磁計(jì)算程序的設(shè)計(jì)，結(jié)合大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，已圓滿的解決了這些問(wèn)題。
在改造成雙速電機(jī)后，我公司對(duì)定子繞組以原16P為基本極，星型接法，16P時(shí)電機(jī)各項(xiàng)性能與原來(lái)全部一樣。在18P轉(zhuǎn)速時(shí)，定子繞組以角型接法，因繞組仍有較高的分布系數(shù)，故其輸出功率仍能滿足低速時(shí)水泵所需功率，且電機(jī)的溫升、振動(dòng)、噪聲也均能符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。
在改造成雙速電機(jī)后，16P運(yùn)行時(shí)差動(dòng)保護(hù)功能不變，18P運(yùn)行時(shí)差動(dòng)保護(hù)退出（如電廠需要也可按接入差動(dòng)保護(hù)要求進(jìn)行繞組設(shè)計(jì)）。
改造時(shí)只需更換定子繞組，電機(jī)其余零部件全部利用,電機(jī)原進(jìn)出線、進(jìn)出水、安裝位置等情況均不變。
4．電動(dòng)機(jī)基本參數(shù)：
型 號(hào)
YKSL2500-16/2150-1
生產(chǎn)廠家 湘潭電機(jī)廠
額定功率
2500KW
額定電壓
6000V
額定電流
307.7A
功率因數(shù)
0.83
轉(zhuǎn) 速
372r/min
接線方法 4Y
防護(hù)等級(jí)IP55
絕緣等級(jí)F
冷卻方式IC81W
出廠編號(hào)051052（05年產(chǎn)）
5．定子改造（定子線圈全部更換，提供主要材料合格證書(shū)）：
所用材料與工藝全部按上海電機(jī)廠目前同類電機(jī)F級(jí)絕緣、VPI真空壓力浸漆工藝制造標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行（見(jiàn)附件三）。因所用材料的先進(jìn)性和工藝的可靠性，經(jīng)我公司改造更換后的定子繞組更適合戶外用電機(jī)，其抗潮能力較原電機(jī)將有極大提高。
6．轉(zhuǎn)子檢查、保養(yǎng)：清洗轉(zhuǎn)子，烘干，仔細(xì)檢查轉(zhuǎn)子鐵芯、端環(huán)，端環(huán)與銅條焊接及轉(zhuǎn)軸是否彎曲，轉(zhuǎn)子重校外圓并重校動(dòng)平衡。
更換轉(zhuǎn)子風(fēng)扇，增大轉(zhuǎn)子風(fēng)扇風(fēng)葉，改善內(nèi)部通風(fēng)冷卻效果。
7．電機(jī)本體、軸承和上、下機(jī)架檢修、保養(yǎng)：
更換電機(jī)擋風(fēng)板。
防漏油改造：設(shè)計(jì)增加節(jié)流環(huán)、擋壓圈，改造電機(jī)上機(jī)架、擋油筒結(jié)構(gòu)及推力頭底部密封結(jié)構(gòu)，最終達(dá)到防漏油效果。
上機(jī)架、機(jī)座、電動(dòng)機(jī)外殼防腐處理；因電動(dòng)機(jī)為露天安裝，電動(dòng)機(jī)所有接口做密封，防止進(jìn)水。
推力瓦檢查，其推力瓦合金無(wú)燒損、裂紋、剝落、損傷現(xiàn)象，必要時(shí)進(jìn)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(dǎo)瓦檢查，其導(dǎo)瓦合金無(wú)燒損、裂紋、剝落、損傷現(xiàn)象，必要時(shí)進(jìn)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(wú)損傷，推力頭與軸頸結(jié)合面無(wú)腐蝕、損傷，軸頸外徑與推力頭內(nèi)徑為緊配合，絕緣墊板無(wú)損傷。
立式電機(jī)特別是推力瓦結(jié)構(gòu)，有特定安裝要求（詳見(jiàn)上海電機(jī)廠或湘潭電機(jī)廠同類立
式循泵電動(dòng)機(jī)安裝使用維護(hù)說(shuō)明書(shū)），拆時(shí)需做好相關(guān)標(biāo)記，安裝時(shí)須有經(jīng)驗(yàn)師傅進(jìn)行操作。
8．總裝及全套出廠試驗(yàn)：（根據(jù)我們了解到的某些改造廠對(duì)同類電機(jī)改造后的不成功
案例，我們建議，第一臺(tái)電機(jī)改造后必須在改造廠進(jìn)行以下空載及模擬負(fù)載試驗(yàn)以檢
驗(yàn)改造結(jié)果，特別是檢驗(yàn)18P運(yùn)行時(shí)的電機(jī)性能）
a、組裝電機(jī)，按規(guī)程進(jìn)行全部靜態(tài)電試驗(yàn)，包括直流電阻、絕緣電阻、耐壓試驗(yàn)等；
b、16P空車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，測(cè)定空載電流、振動(dòng)、噪音；
c、16P模擬負(fù)載試驗(yàn)，測(cè)定電機(jī)溫升、軸承溫度；
d、18P空車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，測(cè)定空載電流、振動(dòng)、噪音；
e、18P模擬負(fù)載試驗(yàn)，測(cè)定電機(jī)溫升、軸承溫度；
9．修理改造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量依據(jù)：
GB /T 21205-2007
旋轉(zhuǎn)電機(jī)整修規(guī)范。
GB755-2000
旋轉(zhuǎn)電機(jī)定額和性能
GB 1032-85
三相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法
GB 10068-88
旋轉(zhuǎn)電機(jī)振動(dòng)測(cè)定方值法及限
GB 10069-88
旋轉(zhuǎn)電機(jī)噪聲測(cè)定方值法及限
GB/T 13957-92
大型三相異步電動(dòng)機(jī)基本系列技術(shù)條件
DL/T 596-1996
電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程電機(jī)部份
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