1、XXXX發(fā)電廠低加疏水泵變頻改造可行性研究報(bào)告編撰單位：XXXX發(fā)電廠設(shè)備部編撰時(shí)間: 、八亠 TOC o 1-5 h z 一、冃U言 3二、項(xiàng)目提出的背景及改造的必要性： 3三、方案論證： 31四、項(xiàng)目規(guī)模和主要內(nèi)容： 33五、實(shí)施條件： 33六、投資估算表及設(shè)備、材料明細(xì)表： 34七、經(jīng)濟(jì)效益分析： 34八、評(píng)價(jià)結(jié)論： 35九、項(xiàng)目單位上報(bào)意見(jiàn)： 36一、前言（一）項(xiàng)目名稱：#1、#2機(jī)低加疏水泵變頻改造可行性研究報(bào)告（二）項(xiàng)目性質(zhì)：技術(shù)改造（三）可研編制人：（四）項(xiàng)目負(fù)責(zé)部門(mén)：（五）項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：（六）承擔(dān)可行性研究的單位：二、項(xiàng)目提出的背景及改造的必要性：（一）項(xiàng)目提出的背景：眾所周知能

2、源問(wèn)題已經(jīng)成為世界各國(guó)共同關(guān)注的問(wèn)題在我國(guó)這一現(xiàn)象更加凸顯。由于我國(guó)粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式又處在消費(fèi)結(jié)構(gòu)升 級(jí)加快的歷史階段火力發(fā)電機(jī)組超速發(fā)展，煤炭消耗過(guò)大因此節(jié)能降耗將是一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)而艱巨的任務(wù)。根據(jù)美國(guó)及我國(guó)電力行業(yè)調(diào)查統(tǒng) 計(jì)表明 我國(guó)十均供電煤耗率要比發(fā)達(dá)國(guó)家高出 3060g/kWh,據(jù)有關(guān) 資料報(bào)導(dǎo)，我國(guó)風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)總量約4200萬(wàn)臺(tái)，裝機(jī)容量約1.1億千瓦。但系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效率僅為3040%其損耗電能占總發(fā)電量的38%以上。這是由于許多風(fēng)機(jī)、水泵的拖動(dòng)電機(jī)處于恒速運(yùn) 轉(zhuǎn)狀態(tài)，而生產(chǎn)中的風(fēng)、水流量要求處于變工況運(yùn)行；還有許多企業(yè) 在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，容量選擇得較大，系統(tǒng)匹配不合理，往往

3、是“大 馬拉小車(chē)”，造成大量的能源浪費(fèi)。說(shuō)明我國(guó)的電廠節(jié)能有很大的節(jié)能 潛力可以挖掘。因此電站熱力系統(tǒng)節(jié)能是關(guān)系到節(jié)能全局以及可持續(xù)性發(fā)展的大事。因此在熱力系的環(huán)境下揭示各種節(jié)能理論內(nèi)在的聯(lián)系深入地硏究和發(fā)展節(jié)能要的理論和現(xiàn)實(shí)意義對(duì)電廠的節(jié)能降耗工作具有很強(qiáng)的指導(dǎo)性。1 、水泵變頻調(diào)速運(yùn)行的節(jié)能原理圖1為水泵用閥門(mén)控制時(shí)，當(dāng)流量要求從Q1減小到Q2,必須關(guān)小閥門(mén)。這時(shí)閥門(mén)的磨擦阻力變大，管路曲線從R移到R，揚(yáng)程則從Ha上升到Hb,運(yùn)行工況點(diǎn)從a點(diǎn)移到b點(diǎn)。圖2為調(diào)速控制時(shí)，當(dāng)流量要求從Q1減小到Q2由于阻力曲線R 不變，泵的特性取決于轉(zhuǎn)速。如果把速度從n降到n，性能曲線由(Q-H)變?yōu)?Q-H

4、),運(yùn)行工況點(diǎn)則從a點(diǎn)移到c點(diǎn)，揚(yáng)程從Ha下 降到He。根據(jù)離心泵的特性曲線公式:N= RQH7102 n式中：N水泵使用工況軸功率（kw）Q使用工況點(diǎn)的流量（m 3 /s）:H 使用工況點(diǎn)的揚(yáng)程（m）;R輸出介質(zhì)單位體積重量（kg/m 3）；n 使用工況點(diǎn)的泵效率（）。可求出運(yùn)行在b點(diǎn)泵的軸功率和c點(diǎn)泵的軸功率分別為:Nb= RQ 2H b/102 nNc= RQ 2H c /10 2 n兩者之差為： N= Nc Nb=RQ 2X （H b-H c）/102 n也就是說(shuō)，用閥門(mén)控制流量時(shí)，有 N功率被損耗浪費(fèi)掉了，且 隨著閥門(mén)不斷關(guān)小，這個(gè)損耗還要增加。而用轉(zhuǎn)速控制時(shí)，由于流量 Q與轉(zhuǎn)速n的

5、一次方成正比；揚(yáng)程H與轉(zhuǎn)速 n的平方成正比；軸功率 P與轉(zhuǎn)速n的立方成正比，即功率與轉(zhuǎn)速 n成3次方的關(guān)系下降。如 果不是用關(guān)小閥門(mén)的方法，而是把電機(jī)轉(zhuǎn)速降下來(lái)，那么在轉(zhuǎn)運(yùn)同樣 流量的情況下，原來(lái)消耗在閥門(mén)的功率就可以全避免，取得良好的節(jié) 能效果，這就是水泵調(diào)速節(jié)能原理。2、變頻調(diào)速的基本原理變頻調(diào)速的基本原理是根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)工作原理中的轉(zhuǎn)速關(guān)系：n =60f（l s）/p式中：f水泵電機(jī)的電源頻率（Hz）;p 電機(jī)的極對(duì)數(shù)；由上式可知，均勻改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的電源頻率f,就可以平 滑地改變電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變慢，軸功率就相應(yīng)減少， 電動(dòng)機(jī)輸入功率也隨之減少。這就是水泵變頻調(diào)速的節(jié)能

6、作用。3、水泵變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目前，國(guó)內(nèi)在水泵控制系統(tǒng)中使用變頻調(diào)速技術(shù)，大部分是在開(kāi)環(huán)狀態(tài)下，即人為地根據(jù)工藝或外界條件的變化來(lái)改變變頻器的頻率值， 以達(dá)到調(diào)速目的.系統(tǒng)主要由四部分組成：（1）控制對(duì)象（2）變頻調(diào)速 器 壓力測(cè)量變送器（PT） （4）調(diào)節(jié)器（PID）. 系統(tǒng)的控制 過(guò)程為：由壓力測(cè)量變送器將水管出口壓力測(cè)出，并轉(zhuǎn)換成與之相對(duì) 應(yīng)的42 0mA標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，送到調(diào)節(jié)器與工藝所需的控制指標(biāo)進(jìn) 行比較，得出偏差。其偏差值由調(diào)節(jié)器按預(yù)先規(guī)定的調(diào)節(jié)規(guī)律進(jìn)行運(yùn) 算得出調(diào)節(jié)信號(hào)，該信號(hào)直接送到變頻調(diào)速器，從而使變頻器將輸入 為3 8 0 V/50Hz的交流電變成輸出為03 8 0 V

7、/040 0Hz連續(xù)可調(diào)電壓與頻率的交流電，直接供給水泵電機(jī)。4、液力耦合器的調(diào)速原理和主要特性參數(shù)4.1液力耦合器的工作原理和主要特性參數(shù)4.1.1 液力耦合器的工作原理液力耦合器是一種以液體（多數(shù)為油）為工作介質(zhì)、利用液體動(dòng)能傳遞能量的一種葉片式傳動(dòng)機(jī)械。按應(yīng)用場(chǎng)合不同可分為普通型（標(biāo)準(zhǔn)型或離合型）、限矩型（安全型）、牽引型和調(diào)速型四類。用于 風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速節(jié)能的為調(diào)速型，這里討論的僅限于調(diào)速型。調(diào)速型液力耦合器主要由泵輪、渦輪、旋轉(zhuǎn)外套和勺管組成，泵輪和渦輪均為具有徑向葉輪的工作輪，泵輪與主動(dòng)軸固定連接，渦輪與從動(dòng)軸固定連接；主動(dòng)軸與電動(dòng)機(jī)連接，而從動(dòng)軸則與風(fēng)機(jī)或水泵 連接。泵輪與渦輪之間

8、無(wú)固體的部件聯(lián)系，為相對(duì)布置，兩者的端面之間保持一定的間隙。由泵輪的內(nèi)腔P和渦輪的內(nèi)腔T共同形成的圓 環(huán)狀的空腔稱為工作腔。若在工作腔內(nèi)充以油等工作介質(zhì)， 則當(dāng)主動(dòng) 軸帶著泵輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，泵輪上的葉片將驅(qū)動(dòng)工作油高速旋轉(zhuǎn)，對(duì)工作油做功，使油獲得能量（旋轉(zhuǎn)動(dòng)能）。同時(shí)高速旋轉(zhuǎn)的工作油在慣 性離心力的作用下，被甩向泵輪的外圓周側(cè)，并流入渦輪的徑向進(jìn)口 流道，其高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能將推動(dòng)渦輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)渦輪做功， 將工作油的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為渦輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能。工作油對(duì)渦輪做功后， 能量減少，流出渦輪后再流入泵輪的徑向進(jìn)口流道，在泵輪中重新獲得能量。如此周而復(fù)始的重復(fù)，形成了工作油在泵輪和渦輪中的循環(huán) 流動(dòng)

9、。在這個(gè)過(guò)程中，泵輪驅(qū)動(dòng)工作油旋轉(zhuǎn)時(shí)就把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn) 化為工作油的動(dòng)能和壓力勢(shì)能， 這個(gè)原理與葉片式泵的葉輪相同， 故 稱此輪為泵輪；而工作油在進(jìn)入渦輪后由其所攜帶的動(dòng)能和壓力勢(shì)能在推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)渦輪做功，又轉(zhuǎn)化為渦輪輸出軸上的機(jī)械能，這 個(gè)原理與水輪機(jī)葉輪的作用相同， 故稱此輪為渦輪。渦輪的輸出軸又 與風(fēng)機(jī)或水泵相聯(lián)接，因此輸出軸又把機(jī)械能傳給風(fēng)機(jī)或水泵，驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)水泵旋轉(zhuǎn)。這樣就實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)軸功率的柔性傳遞。只要改變工作腔內(nèi)工作油的充滿度， 亦即改變循環(huán)圓內(nèi)的循環(huán)油 量，就可以改變液力耦合器所傳遞的轉(zhuǎn)矩和輸出軸的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)在定速旋轉(zhuǎn)的情況下對(duì)風(fēng)機(jī)或水泵的無(wú)級(jí)變速。工作油油量

10、的變化是通過(guò)一根可移動(dòng)的勺管 (導(dǎo)流管)位置的改變而實(shí)現(xiàn)的：勺 管可以把其管口以下的循環(huán)油抽走，當(dāng)勺管往上推移時(shí)，在旋轉(zhuǎn)外套中的油將被抽吸，使工作腔內(nèi)的工作油量減少， 渦輪減速，從而使風(fēng) 機(jī)或水泵減速；反之，當(dāng)勺管往下推移時(shí)，風(fēng)機(jī)或水泵將升速。4.1.2 液力耦合器的主要特性參數(shù)表示液力耦合器性能的特性參數(shù)主要有轉(zhuǎn)矩M轉(zhuǎn)速比i、轉(zhuǎn)差率S、轉(zhuǎn)矩系數(shù)入、和調(diào)速效率n v等。轉(zhuǎn)矩M當(dāng)忽略液力耦合器的軸承及鼓風(fēng)損失時(shí)，其輸入轉(zhuǎn)矩M1等于傳遞給泵輪的轉(zhuǎn)矩 MB即M仁MB其輸出轉(zhuǎn)矩M2與渦輪的阻力矩大小 相等，方向相反，即 M2=-MT 若忽略工作液體的容積損失等， 則由動(dòng)量矩定律及作用力與反作用力 定律

11、可以證明MB二MT因此有M仁M2著就是說(shuō)，液力耦合器不能改 變其所傳遞的力矩，其輸出力矩 M2等于其輸入力矩M1。轉(zhuǎn)速比i液力耦合器運(yùn)行時(shí)其渦輪轉(zhuǎn)速 nT與泵輪轉(zhuǎn)速nB之比，稱為液力 耦合器的轉(zhuǎn)速比i，即：i = nT / nB液力耦合器在正常工作時(shí)， 其轉(zhuǎn)速比i必然小于1。因?yàn)槿鬷=1， 就意味著泵輪與渦輪之間不存在轉(zhuǎn)速差， 兩者同步轉(zhuǎn)動(dòng)，而當(dāng)泵輪與 渦輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，工作油的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能是不能對(duì)渦輪作功的， 也就不能 傳遞功率。液力耦合器在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的轉(zhuǎn)速比in是表示液力耦合器性能的一個(gè)重要指標(biāo)，in表示渦輪轉(zhuǎn)速為最大值時(shí)的轉(zhuǎn)速比，通常in =0.970.98。從液力耦合器的調(diào)速效率特性可知，i

12、n表示了液力耦 合器調(diào)速效率的最高值。液力耦合器在工作時(shí)，其轉(zhuǎn)速比一般在0.40.98之內(nèi)，當(dāng)其小于0.4時(shí)，由于轉(zhuǎn)速比小，工作腔內(nèi)充油量少，工作油升溫很快， 工作腔內(nèi)氣體量大，這時(shí)工作中常會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定狀況。(3)轉(zhuǎn)差率S液力耦合器工作時(shí)，其泵輪與渦輪的轉(zhuǎn)速差與泵輪轉(zhuǎn)速之比的百 分?jǐn)?shù)，稱為轉(zhuǎn)差率，即：S = nB 7T 100%nB(2- 1)液力耦合器的轉(zhuǎn)差率除表示相對(duì)轉(zhuǎn)速差的大小外，還表示在液力耦合器中功率的傳動(dòng)損失率。由液力耦合器的輸入、輸出力矩相等，M1=M2nB nTnBM 1 B - M 2 TPB PT： PM BPBPB(2-2)PT：P即:(2 3)(4)轉(zhuǎn)矩系數(shù)入轉(zhuǎn)矩系數(shù)入

13、是液力耦合器得一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，它表示液力耦合 器通流部分的完善程度。轉(zhuǎn)矩系數(shù)入越大，表示液力耦合器得動(dòng)力儲(chǔ) 存也越大，亦即其傳遞功率和轉(zhuǎn)矩得能力越大。轉(zhuǎn)矩系數(shù)入的值主要 是由液力耦合器工作腔的幾何尺寸及形狀、以及工作腔流道表面的粗 糙度等因素所決定的。對(duì)于已確定工作腔尺寸和形狀的液力耦合器， 轉(zhuǎn)矩系數(shù)入僅隨轉(zhuǎn) 速比而變，即入=f(i)，在額定工況點(diǎn)的轉(zhuǎn)速比in時(shí)，液力耦合器 的轉(zhuǎn)矩系數(shù) 入值約為(0.82.0 ) X 10 6 min2/m, GB5837-86規(guī)定， 調(diào)速型液力耦合器的轉(zhuǎn)矩系數(shù)值因滿足-1.7 10min2/m。(5)調(diào)速效率n v (液力耦合器效率)液力耦合器的調(diào)速效率又

14、稱為傳動(dòng)效率。它等于液力耦合器的輸出功率P2與輸入功率 P1之比，因?yàn)?MB=-MT故有：P2PM tnTMbDbnBnB = i =1_ s(2 4)液力耦合器的調(diào)即：nB(s1)在忽略液力耦合器的機(jī)械損失和容積損失等時(shí)， 速效率等于調(diào)速比。當(dāng)液力耦合器工作時(shí)的轉(zhuǎn)速比越小， 其調(diào)速效率 也越低，這是液力耦合器的一個(gè)重要工作特性。4.2液力耦合器在風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速中的節(jié)能效果iiii421液力耦合器在風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速中的功率損耗由上可知，液力耦合器的調(diào)速效率等于調(diào)速比，所以液力耦合器 屬低效調(diào)速裝置。液力耦合器在帶動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載調(diào)速工作時(shí)，轉(zhuǎn)速比 越小，其調(diào)速效率越低，轉(zhuǎn)差功率損耗也越大；但是在帶動(dòng)葉片

15、式風(fēng) 機(jī)水泵類平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載調(diào)速工作時(shí)，情況就不是這樣了。這是因?yàn)槿~ 片式風(fēng)機(jī)水泵的軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，這時(shí)液力耦合器所傳 遞的功率也迅速減小，轉(zhuǎn)差功率損耗 p也就是一個(gè)很小的量了。當(dāng)風(fēng)機(jī)與水泵由液力耦合器驅(qū)動(dòng)調(diào)速工作時(shí)，風(fēng)機(jī)或水泵的輸入 軸與液力耦合器的從動(dòng)軸相連接，故風(fēng)機(jī)水泵的轉(zhuǎn)速等于液力耦合器 渦輪的轉(zhuǎn)速，即n=nT ,而其軸功率P等于渦輪軸傳遞的功率，即 P=PT。根據(jù)葉片式風(fēng) 機(jī)水泵的比例定律可知，風(fēng)機(jī)水泵的軸功率P與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比，即當(dāng)液力耦合器在最大轉(zhuǎn)速比3FT = Pm = kn t , max兩式相除得:5）PtPTn或改寫(xiě)成:_nT ,max 丿lnB 丿 ln

16、 T,max 丿i3.nT,max即：FT = PTn . 3Ib -Ib 1 ni因?yàn)開(kāi) Pl-Pb即PB =乞,即1代入式（2-7）33得:nT(2 -(2 6)(2- 7) .2PB = PTn 廠i n(2-8)由式（2- 7）和式（2-8）可求出液力耦合器得轉(zhuǎn)差功率損失P與轉(zhuǎn)速比的關(guān)系為：（i2 -i3）：P =Pb - Pt =PTn 3i n（ 2- 9）為求出最大轉(zhuǎn)差功率損耗時(shí)的轉(zhuǎn)速比，可將式（2 9）的厶p對(duì)i求導(dǎo)數(shù)，再令導(dǎo)數(shù)為零，求出其極值點(diǎn)，即可求出其極大值或極小值:d Pdi単2i 一護(hù)=0i n得出取得極大值得極值點(diǎn)為i = 2/3 = 0.667。把極大值代入式（2

17、-9）可求出液力耦合器的最大轉(zhuǎn)差功率損耗-Pmax為:誹丸34 Pm27 i3n= 0.148 P3Tni n(2- 10)注意：式（2- 10）中的PTn為nT =nT，max時(shí)液力耦合器渦輪所傳遞的功率，等于風(fēng)機(jī)或水泵再最高轉(zhuǎn)速時(shí)的軸功率。Pmax亦可用相應(yīng)的液力耦合器泵輪傳遞的功率 PBn （等于風(fēng)機(jī)或水泵最高轉(zhuǎn)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的 輸出功率）表示，由Prn/P3n =in得：(2- 11)Pmax =0.148 -PPn =0.148 pBnln =0.148 単i ni ni n通常，液力耦合器的in = 0.970.98 ,代入式（2- 100及式（2- 11)得：Pmax =( 0.15

18、7 0.162 ) PTn = (0.154 0.157) PBn(2-12)以上通過(guò)理論分析，導(dǎo)出了液力耦合器的渦輪傳遞功率PT、泵輪傳遞功率PB以及轉(zhuǎn)差功率損失 p的計(jì)算公式；證明了液力耦合器的 最低轉(zhuǎn)差功率損失 :pmax發(fā)生再轉(zhuǎn)速比i = 2/3 處。而不是轉(zhuǎn)速越低，:pmax越大。 由以上推導(dǎo)的公式可以作出葉片式風(fēng)機(jī)水泵在采用液力耦合器調(diào)速時(shí) 的調(diào)速效率、泵輪傳遞功率、渦輪傳遞功率、轉(zhuǎn)差損失功率與轉(zhuǎn)速比 的關(guān)系曲線，如圖18所示。圖19.葉片式風(fēng)機(jī)水泵在采用液力耦合器調(diào)速時(shí)的調(diào)速效率、泵輪傳遞功率、渦輪傳遞功率、轉(zhuǎn)差損失功率與轉(zhuǎn)速比的關(guān)系曲線從圖中可以直觀地看出：隨著轉(zhuǎn)速比的減小，液

19、力耦合器泵輪和渦輪所傳遞的功率也迅速減小，而轉(zhuǎn)差損失功率p = PB-PT,因而當(dāng)液力耦合器泵輪所傳遞的功率 PB和渦輪所傳遞的功率 PT都變得很小 時(shí)，轉(zhuǎn)差損失功率 p也是一個(gè)很小的量了。4.2.2液力耦合器在風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速中的節(jié)能效果例4-1:下面通過(guò)一個(gè)具體的例子來(lái)說(shuō)明葉片式風(fēng)機(jī)水泵在采用液力耦合器調(diào)速，即使工作在低轉(zhuǎn)速比時(shí)，盡管其調(diào)速效率很低，但與節(jié)流調(diào)節(jié)相比，也還具有顯著的節(jié)能效果。180160120 160 200 240 280 qxiom/h)28090807060 ?50 二12040140120100圖20某離心式通風(fēng)機(jī)的性能曲線圖20所示為某離心式通風(fēng)機(jī)的性能曲線，設(shè)此風(fēng)機(jī)

20、系統(tǒng)在未經(jīng)節(jié)流調(diào)節(jié)和液力耦合器調(diào)節(jié)時(shí)，管路性能曲線經(jīng)過(guò)最高效率點(diǎn)，即Q=190 x 103m3/h, p = 280 x 9.81Pa ;由于管路靜壓 pst=0 ,管路性能曲 線經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，故此管路性能曲線與經(jīng)過(guò)最高效率點(diǎn)的相似拋物線 相重合（因?yàn)樗鼈兌际墙?jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)和最佳工況點(diǎn)的二次拋物線）。下面分析比較將流量調(diào)節(jié)到風(fēng)機(jī)額定流量的50%時(shí)，即95x 103m3/h時(shí)，采用節(jié)流調(diào)節(jié)和液力耦合器調(diào)節(jié)時(shí)各自所需的原動(dòng)機(jī)功率。先看節(jié)流調(diào)節(jié)，從圖 20可直接讀出：當(dāng) Q = 190 x 103m3/h時(shí)， 風(fēng)機(jī)的軸功率為158 kW,當(dāng)通過(guò)節(jié)流調(diào)節(jié)使 Q = 95 x 103m3/h時(shí)，風(fēng) 機(jī)的軸

21、功率為115 kWo 而通過(guò)液力耦合器調(diào)速時(shí)，水泵的性能曲線要發(fā)生變化，但管路性能 曲線不變，故變速前后的運(yùn)行工況點(diǎn)均位于管路性能曲線上，而管路性能曲線上的各點(diǎn)又都是相似工況點(diǎn)，相互之間的參數(shù)關(guān)系遵守比例 定律：QV ； H-P P7)2 ；卩日355故當(dāng)流量下降到額定值的50%時(shí)，轉(zhuǎn)速應(yīng)下降到額定轉(zhuǎn)速的50%，降速后風(fēng)機(jī)所需的軸功率為:n 3QP=P 二 I = P 二2丿=158kWnLl9.75kW=PS-PC公式2由公式2可以看到，要求相同的流量時(shí)，若是使用閥門(mén)調(diào)節(jié)來(lái)控 制流量，則相對(duì)于水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，有 P的功率被損耗浪費(fèi)了。并且 隨著閥門(mén)的不斷關(guān)小，這個(gè)損耗還要增加。根據(jù)水泵的相似原

22、理可知：當(dāng)水泵速度變化時(shí)，流量與轉(zhuǎn)速成正 比，揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。從這一 比例定律關(guān)系可見(jiàn)，同一臺(tái)泵在轉(zhuǎn)速變化時(shí)，泵的主要性能參數(shù)將按 上述比例定律變化并且在變化過(guò)程中保持效率基本不變。由此可見(jiàn)， 采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法來(lái)調(diào)節(jié)流量，電動(dòng)機(jī)所取用的電功率將大為減少。 在火力發(fā)電廠，水泵流量的減少是因?yàn)樯a(chǎn)工藝的需要，通常是以調(diào) 節(jié)水泵輸出閥門(mén)，人為改變管網(wǎng)特性，使水泵工作點(diǎn)由A點(diǎn)變到B點(diǎn)， 從而達(dá)到主動(dòng)調(diào)節(jié)流量的目的。圖1 - 3從圖1-3可以看出水泵調(diào)速運(yùn)行時(shí)，水泵工作特性的變化情況。曲線分別為水泵按 N1、N2和N3三種速度運(yùn)行時(shí)的特性曲線， 曲線為管網(wǎng)特性曲線。如

23、果管網(wǎng)特性不變，保持為曲線，水泵 由N1轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到N2速運(yùn)行時(shí)，水泵的工作點(diǎn)將由 A點(diǎn)變到B點(diǎn)，流 量和水壓分別變到 Q2和H2,它們都隨著轉(zhuǎn)速的下降而下降。負(fù)載特 性不變時(shí)，水泵的流量Q水壓H、軸功率P和轉(zhuǎn)速N之間滿足如下關(guān) 系：gN, HN2,PxN3o但如果是外界因素導(dǎo)致管網(wǎng)特性發(fā)生變化（由曲線變?yōu)榍€）,使得流量減少為 Q3,但又要維持水壓不變，這時(shí)水泵可以將速 度調(diào)節(jié)到N3運(yùn)行，從工作曲線中可以看出，水泵的轉(zhuǎn)速和輸出流量下 降，但水泵的輸出壓力卻保持不變，這就是為什么流量變化時(shí)，可以 通過(guò)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)恒壓供水的理論依據(jù)。這種情況下，由于管網(wǎng) 特性的改變，水泵的流量Q水壓H、軸功率

24、P和轉(zhuǎn)速N之間不再滿足 gN H*N2、P*N3的關(guān)系，并不是轉(zhuǎn)速下降其水壓就下降，水泵速 度下降且其分擔(dān)的流量下降后，只要其輸出水壓不變，就可以和其他 高速水泵并聯(lián)運(yùn)行。當(dāng)外部管路特性不變時(shí)，如果通過(guò)水泵調(diào)速方式改變流量，則工 作點(diǎn)由A點(diǎn)降到B點(diǎn)；如果水泵定速運(yùn)行，通過(guò)閥門(mén)改變流量，則水 泵從A點(diǎn)變?yōu)镃點(diǎn)。水泵在B、C兩工作點(diǎn)的輸出功率和輸出功率差分 另U為：PC=HQ2, PB =H2X Q2假設(shè)水泵在B、C兩點(diǎn)效率差別不大，都約為 n，則調(diào)速方式相 對(duì)于關(guān)閥方式，節(jié)能效益 P= (H3 H2) Q2/ n 。如果外部管路特性變化而調(diào)速時(shí)要求水壓恒定。此時(shí)流量由流量由Q1變?yōu)镼2o圖1-5

25、如果水泵定速運(yùn)行，工作點(diǎn)將由A變?yōu)镃點(diǎn)；如果通過(guò)調(diào)速方式， 水泵工作點(diǎn)將由A變?yōu)锽點(diǎn)。水泵在B、C兩點(diǎn)的輸出功率差為：PC -PB= ( HA H2) X Q2假設(shè)水泵在B、C兩個(gè)工作點(diǎn)的效率差別不大， 都為n ,則水泵輸入功率差 P= (H3 - H2) Q2/ n 。(6)水泵調(diào)速運(yùn)行節(jié)能效益計(jì)算實(shí)例水泵調(diào)速節(jié)能效益與水泵的特性、運(yùn)行方式、電費(fèi)水平等多種因 素有關(guān)，由于這些因素在不同場(chǎng)合下千差萬(wàn)別。計(jì)算節(jié)能效益時(shí)對(duì)工 況作如下假設(shè)：水泵功率為lOOOKVy年運(yùn)行時(shí)間8000小時(shí)，其中1600小時(shí)(即20%寸間）為100%流量，4000小時(shí)（即50%寸間）為70%流量，2400 小時(shí)（即30

26、%寸間）為50%流量，調(diào)速裝置效率為 96%假設(shè)水泵流量 Q和壓力H在采用閥門(mén)調(diào)節(jié)流量時(shí)近似滿足如下關(guān)系：H=A-（A-1）Q2 ,其中A為水泵出口封閉時(shí)的出口壓力，假設(shè)為 140%假設(shè)電費(fèi)為0.7 元/度。采用閥門(mén)調(diào)節(jié)時(shí)電耗計(jì)算：采用閥門(mén)調(diào)節(jié)流量時(shí)，功耗等于流量Q和壓力H的乘積。各種流量的功耗計(jì)算如下：P100%=1000KWP70%=100區(qū) 0.7 X（ 1.4- 0.4 X 0.7 X 0.7 ） =842.8KWP50%=100區(qū) 0.5 X（ 1.4- 0.4 X 0.5 X 0.5 ） =650KW電費(fèi)計(jì)算如下：1000X 1600+842.8 X 4000+650X 2400=

27、6531200度，一年電費(fèi)約457萬(wàn)元。采用調(diào)速且要求水壓恒定時(shí)電耗計(jì)算：采用調(diào)速水泵調(diào)節(jié)流量時(shí)，如果需要壓力恒定，則功耗仍然按流量Q和壓力H的乘積計(jì)算。各種流量的功耗計(jì)算如下（其中0.97為調(diào) 速裝置效率）：P100%=1000/0.97=1031KWP70%=100X0.7 X 1/0.9 7=722KWP50%=100X0.5 X 1/0.97=515KW電費(fèi)計(jì)算如下：1031 X 1600+722 X 4000+515 X 2400=5773600 度， 一年耗電費(fèi)約404萬(wàn)元。流量變化時(shí)，如果要求壓力不變，相對(duì)于用閥門(mén)調(diào)節(jié)流量，采用變頻器調(diào)節(jié)流量后，一年可以節(jié)省電費(fèi)約457-404=

28、53萬(wàn)元。管路特性不變沒(méi)有壓力要求時(shí)的電耗計(jì)算：采用調(diào)速水泵調(diào)節(jié)流量時(shí)，如果沒(méi)有壓力要求，即假定外部管阻 特性不變，則功耗正比于流量的立方。各種流量的功耗計(jì)算如下（其 中0.97為變頻器效率）：P100%=1000/0.97=1031KWP70%=100區(qū) 0. 343/0.97=354KWP50%=100區(qū) 0. 125/0.97=129KW電費(fèi)計(jì)算如下：1031 X 1600+354 X 4000+129 X 2400=3375200 度， 一年耗電費(fèi)約236萬(wàn)元。流量變化時(shí)，如果外部管阻特性不變（即流量小時(shí)，壓力也小，調(diào)速時(shí)對(duì)壓力不作要求），相對(duì)于用閥門(mén)調(diào)節(jié)流量，采用變頻器調(diào)節(jié)流 量后，

29、一年可以節(jié)省電費(fèi)約 457-236=221萬(wàn)元，節(jié)電量達(dá)到 48 %節(jié) 能效益非常顯著。異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流一般能達(dá)到額定電流的48倍，對(duì)廠用電形成沖擊，同時(shí)強(qiáng)大的沖擊轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)和風(fēng)機(jī)的使用壽命存在 很大不利影響。變頻調(diào)速裝置可以優(yōu)化電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，提高低加疏 水泵的運(yùn)行效率，達(dá)到火力發(fā)電廠節(jié)能降耗的目的，有效地降低廠用 電率。三、方案論證:（一）方案描述：1號(hào)機(jī)B低加疏水泵、2號(hào)機(jī)A低加疏水泵電機(jī)各采用一套低壓變頻裝置，利用變頻來(lái)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（或根據(jù)現(xiàn) 場(chǎng)實(shí)際，用一拖一的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩臺(tái)低加疏水泵的電機(jī)變頻調(diào)速），提高低加疏水泵的運(yùn)行效率；1號(hào)機(jī)B低加疏水泵變頻柜安裝在 1號(hào)機(jī)汽機(jī)P

30、C B段南側(cè)，2號(hào)機(jī)A低加疏水泵變頻柜安裝在 2號(hào)機(jī)汽機(jī)PC A段南側(cè)，把原來(lái)動(dòng)力電纜接頭從開(kāi)關(guān)下側(cè)移至變頻柜輸出接線 端子上，在用相同規(guī)格的電纜把開(kāi)關(guān)與變頻器相連，系統(tǒng)改造前后示 意圖如下:系統(tǒng)改前示圖:號(hào)機(jī)汽機(jī)|段母線號(hào)機(jī)汽機(jī)A段母線號(hào) 機(jī)|低 加 疏 水 泵 開(kāi) 關(guān)號(hào) 機(jī)低 加 疏 水 泵 開(kāi) 關(guān)系統(tǒng)改后示圖:二E段母線:號(hào)機(jī)汽機(jī)_段母線11號(hào)號(hào)BA低低加加X(jué)疏丄疏水水泵-泵開(kāi)11開(kāi)關(guān)1關(guān)變頻柜號(hào)機(jī)汽機(jī)變頻柜1號(hào)機(jī)B氐加疏水泵電機(jī)號(hào)機(jī)A氐加疏水泵電機(jī)（二）預(yù)期達(dá)到的效果:1、通過(guò)變頻改造后，低加疏水泵電機(jī)能夠根據(jù)機(jī)組負(fù)荷大小自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的軟停車(chē)、無(wú)級(jí)調(diào)速，將電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流降低到

31、 額定電流1.5倍左右，使電動(dòng)機(jī)的電氣部分和軸承機(jī)械承受的沖擊大 為減小，同時(shí)有效避免了管道內(nèi)的水錘效應(yīng)，避免了管道流量的突變，減少了爆管、滴漏的發(fā)生機(jī)率。更重要的是，能夠?qū)崿F(xiàn)與供電頻率成 立方比例的軸功率大幅降低，極大地降低了電動(dòng)機(jī)消耗的電能，降低 廠用電率，減少電能損耗，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備維護(hù)費(fèi)用， 節(jié)約成本，提高設(shè)備運(yùn)行效率，2、 電機(jī)硬啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊， 而且還會(huì)對(duì)電網(wǎng)容量要求 過(guò)高，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)時(shí)對(duì)擋板和閥門(mén)的損害極大，對(duì)設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器 的軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開(kāi)始，最大值也不超過(guò)額定電流，減 輕了對(duì)電

32、網(wǎng)的沖擊和對(duì)供電容量的要求，延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門(mén)的使用壽 命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。啟動(dòng)時(shí)同廠用系統(tǒng)運(yùn)行的其它設(shè)備不會(huì) 因?yàn)殡妷哼^(guò)低而影響生產(chǎn)。（三）是否需要停機(jī)停爐或結(jié)合機(jī)組大、小修等：否四、項(xiàng)目規(guī)模和主要內(nèi)容：（一）項(xiàng)目方案及內(nèi)容綜述： 給#1機(jī)B低加疏水泵、#2機(jī)A低加 疏水泵電機(jī)各采用一套低壓變頻裝置，利用變頻來(lái)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， 提高設(shè)備運(yùn)行效率。（二）計(jì)劃開(kāi)竣工時(shí)間：2013年9月30日（三）項(xiàng)目范圍：#1機(jī)B低加疏水泵、#2機(jī)A低加疏水泵電機(jī)（兩 臺(tái)）（四）項(xiàng)目的主要設(shè)備材料構(gòu)成：全數(shù)字控制變頻器（五）地址選擇及地理位置、路徑及方案：原系統(tǒng)（六）完成后系統(tǒng)布置的變化：無(wú)變化五、實(shí)施條件

33、：在原系統(tǒng)上進(jìn)行，可以利用機(jī)組大、小修時(shí)進(jìn)行。主要設(shè)備 采取招標(biāo)方式進(jìn)行。六、投資估算表及設(shè)備、材料明細(xì)表:（一）投資估算：普通電機(jī)改為變頻電機(jī)（不改變冷卻方式），由于變頻器電源諧波的影響，定子繞組溫度升高，經(jīng)分析：空-空冷卻型普通電機(jī)改為空 -水冷卻型變頻電機(jī)，改造后的變頻電機(jī)在工業(yè)運(yùn)行中比原電機(jī)溫升還 要低，其運(yùn)行性能還要好電機(jī)改造后，電機(jī)運(yùn)行溫度可以降低，由于 溫度的降低，相對(duì)電機(jī)的絕緣產(chǎn)生保護(hù)，電機(jī)使用壽命更長(zhǎng)。單臺(tái)套變頻柜費(fèi)用為10萬(wàn)元。單臺(tái)套變頻柜配套材料及施工費(fèi)用 3.5萬(wàn)元。單臺(tái)套合計(jì)費(fèi)用=10萬(wàn)元+3.5萬(wàn)=13.5萬(wàn)元。（二）總投資：2X 13.5=27萬(wàn)元。（2012年9

34、月市場(chǎng)咨詢參考報(bào)價(jià)）七、經(jīng)濟(jì)效益分析：（一）對(duì)于提高系統(tǒng)和本單位綜合生產(chǎn)能力與經(jīng)濟(jì)效益的計(jì)算分 析，包括節(jié)能降損、提高效益、降低成本、增加利潤(rùn)等：變頻改造后的效益計(jì)算：1、 直接經(jīng)濟(jì)效益分析：低加疏水泵變頻改造前運(yùn)行電流平均在280A左右，變頻投運(yùn)后，運(yùn)行電流由可原來(lái)的 280A下降至60A左右。未變頻改造前低 加疏水泵功耗3Ulcos = 1.731 X 380VX 280X 0.9 = 165.76KW變頻改造后低加疏水泵功耗3Ulcos = 1.731 x 380VX 60X0.9 = 39.62KW。變頻改造后功耗下降值= 165.76 - 39.62 = 126.14KW以年運(yùn)行天數(shù)

35、200天計(jì)，1、2號(hào)機(jī)共節(jié)約廠用電量=200 X 24 X 126.14 X 2 = 121.1萬(wàn)度，以年發(fā)電量26億度計(jì)，影廠用電下降 =121.1萬(wàn)度一 26億度=0.046個(gè)百分點(diǎn)。以上網(wǎng)電價(jià) 0.35元計(jì)， 共計(jì)年產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益 121.1萬(wàn)度X 0.35元=42.39萬(wàn)元。而1、2 號(hào)機(jī)低加疏水泵總投資為 27萬(wàn)元，運(yùn)行0.64年即可收回成本，即 連續(xù)運(yùn)行至2013年2月即可收回成本，投入產(chǎn)出比非常高。2、間接經(jīng)濟(jì)效益分析：用變頻器啟動(dòng)電機(jī)，對(duì)電機(jī)、電纜、開(kāi)關(guān)等無(wú)沖擊電流（有工頻 啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流是電機(jī)額定電流的48倍，經(jīng)常造成電機(jī)、電纜、開(kāi)關(guān)損壞，有時(shí)會(huì)被迫減負(fù)荷或停機(jī)），設(shè)備健康水

36、平大大提高，減少 維護(hù)費(fèi)用和違約電量造成的經(jīng)濟(jì)損失。這部分是隱形的間接經(jīng)濟(jì)效益，每年約20萬(wàn)元左右。（二）對(duì)投資回報(bào)等指標(biāo)的分析計(jì)算。通過(guò)直接經(jīng)濟(jì)效益與間接經(jīng)濟(jì)效益分析，變頻改造后，每年約有42萬(wàn)元的直接效益，間接效益約20萬(wàn)。直接和間接經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，設(shè)備一次性投資及建設(shè)費(fèi)用（包括配套設(shè)施及電纜等） 約27萬(wàn)元，在半年的生產(chǎn)中兩臺(tái)低加疏水泵變頻器的投入可以全部收回。八、評(píng)價(jià)結(jié)論：風(fēng)機(jī)泵類等設(shè)備采用變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行是我國(guó)節(jié)能的一 2.5.2典型工作日小時(shí)熱負(fù)荷匯總 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽 2.5.2典型工作日小時(shí)熱負(fù)荷匯總 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽 #1.1.3發(fā)展需求錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽 項(xiàng)重點(diǎn)推廣

37、技術(shù)，受到國(guó)家政府的普遍重視，中華人民共和國(guó)節(jié)約能 源法第39條就把它列為通用技術(shù)加以推廣。 實(shí)踐證明，變頻器用于 風(fēng)機(jī)類設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制場(chǎng)合取得了顯著的節(jié)電效果，是一種理想的調(diào)速 控制方式。既提高了設(shè)備效率，又滿足了生產(chǎn)工藝要求，并且因此而 大大減少了設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用，還降低了停產(chǎn)周期。隨著廠網(wǎng)分開(kāi)，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)，如何降低成本，提高發(fā)電企業(yè)競(jìng)價(jià)上 網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力，加強(qiáng)內(nèi)部管理，挖潛節(jié)能是電廠必須研究的一件大事， 采用低壓變頻器對(duì)電廠高能耗用電設(shè)備低加疏水泵等進(jìn)行技術(shù)改造， 不僅能收到直接的降低廠用電、降低供電煤耗，增大上網(wǎng)電量帶來(lái)的 直接經(jīng)濟(jì)效益，而且可提高設(shè)備乃至機(jī)組的安全可靠性，減少機(jī)組故 障機(jī)率。所以XXXX發(fā)電廠1號(hào)機(jī)B低加疏水泵、2號(hào)機(jī)A低加疏水泵變頻 器調(diào)速的應(yīng)用是可行的。九、項(xiàng)目單位上報(bào)意見(jiàn):同意上報(bào)目錄錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽第一章工程概況.1.1概述1.1.1地理位置1.1.2自然條件1.2設(shè)計(jì)依據(jù)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽1.3熱源及設(shè)計(jì)參數(shù)錯(cuò)誤！未定義書(shū)