试论电站风机、水泵、电机的节能改造

试论电站风机、水泵、电机的节能改造

冯延兵

(特变电工国际工程有限公司新疆昌吉市831100)

摘要：本文介绍了我国电站运行过程中的能量消耗过高情况。详细叙述了我国火电厂发电过程中在水泵、风机和电机方面的能源消耗占比情况，随后着重强调了在风机、水泵、电机三个方面的优化改造策略。从这三个方面的设备入手进行系统优化，实现利国利民的节能改造效益。

关键词：风机；水泵；电机

引言：从目前我国的国情来看，我国的经济正处于高速发展阶段，对各种生产能源消耗量较大，而电能是我国发展中的主要工业能源来源。在我国经济发展中占有重要地位。因此，在能源发展中，如何减少能量传输中的损耗，对电站中的风机、水泵、电机等重要部件进行节能改造，意义十分重大。

一、现阶段我国火电站的实际运行状况

当今社会的发展使人类逐渐开始重视新能源的开发利用，而电力仍处于主要供能地位，而我国每年80%的发电量仍来源于火力发电[1]。在火电厂中，能量转化的部位主要集中在、电机、水泵、风机这三个部位上。火电厂生产电能的过程中其自身耗电量就接近10%。因此,火电厂大型风机、水泵、电机的节能改造有着其巨大的挖掘价值。

二、火电站在节能改造中的具体优化方向

（一）通过对补给水泵电机进行变频优化控制，使设备在稳定、经济运行等方面得到优化

利用高压变频调速技术使设备的运行速度得到更准确可靠的控制，以实现调节实际运行时所需压力、通过优化变频技术，提升了电机控制的自动化程度，可以实现流量的自动调节。这样做大大降低了因电厂停机检修时所造成的经济损失。同时减少了因手动调节进出口等部位产生因管道与阀门的频繁变动所制造出来的机械磨损。同时设备的维护成本、设备的维护任务都相应的减少了一大部分。这样既响应了国家节能减排的号召，也圆满的完成了生产任务。

1、在一般工频状态下的年耗电量：

P电：电机功率；C年：年耗电量值；I：电动机输入电流；U电：电动机输入电压；α：单负荷运行时间百分比；T：1年运行时间；cosx：功率的因数。电机耗电功率计算公式：（1）累计年耗电量公式：（2）

根据上述公式计算，可得出一台电机功率为255kW，电机年耗电量C电=901000兆；设备工频的年耗电费=540500元人民币。

2、在变频状态下的年耗电量的计算

P变：电动机轴功率；P水：水泵轴功率；η变：变频器实际效率；η电：电动机效率；a：管网特性系数；A：水泵出口流量；h：水泵出、入口压力差。

由轴功率：P水=a•A•h（3），代入水泵的额定值，得出其管网特性系数a。将水泵在不同负载下的a、压力、流量值分别代入上式，可以求得P水。由于电动机效率η电和变频器的效率η变，得出：电动机效率η电取0.71，变频器的效率η变取0.94。网侧消耗功率：（4）年耗电量公式：C变=T•∑（P变•α）（5）

通过计算得出变频耗电量为：Pb=205kW；设备变频年耗电C变为738500kW•h；设备变频的年耗电费=443000元人民币。

（二）水泵的节能优化节能方向

1、供给水泵的节能改造

给水泵在火电厂中，自身用电量占比最大。我国经过不断探索研究出的DG230-66,DG140-59等型给水泵,效率跟体积流量成正比,可达到80%；也可以从防止给水泵部件的防漏、振动、磨损等方面进行系统优化改造。改造背导叶来实现叶轮入口流场优化、加强叶轮、导轮的设计制造工艺，提高设备的稳定安全系数也可使给水泵整体运行效率得到提高[2]。随后我国又从国外采购了双壳体给水泵，其主要用液力耦合器来进行无极调速，兼具了稳定、高效输出的特点。

2、循环水泵的升级优化

循环水泵在火电厂的自身耗电量也是相当巨大的。目前的很多投入使用的循环水泵都存在着“高输入、低输出”的能耗弊端。普遍运行效率不高。究其原因主要是因其超高的管道阻力，致使无法正确选择型号，扬程、运行参数偏差较大最终致使循环水泵输出功率达不到理想值。通过对机组进行试验我们了解到循环水量是有一个理想区间的，体积流量太大不节能，体积流量太小，阻碍真效果。现如今经过试验已经得出了效应图标，供设计改造使用，由于篇幅有限，笔者将不再文中具体展示。目前我国自主研发的高效双速循环水泵、轴流泵、对斜流泵、立式离心泵，都是改造升级后，都是经过实践检验成熟产品，都在具体输出效率上获得了良好的运行效果。

（三）对风机方面的节能升级

首先，风机的节能改造通常是采用对存在的富裕量过大的泵和风机，切割叶轮的方式来降低能耗，因为风机输出功率与叶轮外径比的三次方成正比，通过这样的改变叶轮尺寸的方式收效较为明显，同时更便于实践中的具体操作。对于老式风机输出效率的升级提高，目前国内一般采用利用比转数较为近似原则来改造叶轮的尺寸，效果也非常显著。另一种对叶轮的升级方式为：更换较为先进形式的叶轮，比如后向式叶轮、机翼式叶轮等具有先进空气动力模式的叶轮。然后,根据空气动力学原理来得出最佳的叶轮尺寸。

其次，对风机进气箱的改造，把传统的直角式进气变成斜切式进气，可在降低进气阻力系数方面达到事半功倍的效果。对风机集流器的改造，把以往传统的圆柱型风机集流器更换成缩放型风机集流器,风机效率可提高将近10%。

最后，采用高压变频式风机，风机是火电厂内的重要运行设施。通过采用高压变频式的风机使风机的工作状态随着电场发电任务进行及时的调整。在发电任务量较大时，通过高压变频技术增加风机的风量。在发电任务不高时，立即通过高压变频技术降低风机的风量，从而实现能量的无效损耗，节约风机的自身耗能。从实际的运行效果来看，这种办法也是极具经济价值的。

结束语：在电厂通过对电机、风机、水泵的改造升级对降低电厂发电过程中自身能量的消耗十分重要。同时我们要注意到一些新技术的应用意义，比如在新式叶轮的研发及使用上、在电机增容、变双速技术的应用上、在风机上对高压变频技术的应用上等等，都是我们需要大力推广和尝试的方向。上述的相关节能升级方式都具有更好的维护性、稳定性、经济性，希望能够在今后的发电厂中得到实际的运用。

参考文献：

[1]冯炎,李清福,冯永刚,卢红卫.浅谈电站风机、水泵、电机的节能改造[J].水利电力机械,2005.6:3-4.

[2]胡蝶撰写.论变频技术的节能应用[M].湖南水利水电职业技术学院.2011年2月.