浅谈液力耦合器在火电厂节能中的应用

1　风机、水泵运行中普遍存在的问题

(1) 风机、水泵单机效率普遍较低 ,一般在70% ～85%左右 ; (2) 系统运行效率低。这是由于系统单机选型匹配不当、系数裕度过大和不合理的调节方式造成 ; (3) 设备选型参数裕度过大。一是设计规范的裕度系数过大 ,“宽打窄用 ”;二是系统中单机选型过大 ,向上靠档、宁大勿小。最终造成整套系统“大马拉小车 ”欠载运行的不合理匹配状况 ; ( 4) 大多数风机、水泵仍在沿用管道闸阀节流调节 ,若改为调速调节可较前者节能 20% ～40% ; ( 5 ) 运行管理粗放 ,风机放空、水泵回流 ,跑、冒、滴、漏现象随处可见 ,能源浪费严重。

2　风机、水泵节流调节与变速调节比较

一般火电厂无论是调峰或带基荷的机组 ,在运行中都要进行负荷调节 ,相应的风机、水泵流量必须进行调节。目前比较普遍的调节方式是节流调节和变速调节。

(1) 节流调节

节流调节的缺点在于节流耗功较多 ,在取得相同流量 时 ,节流调节比变速调

节多余的压头 ，全部消耗在节流闸板开口处 ,变成热量被流体带走。流量调节的范围越大 (即节流板开度越小 ) ,阻力曲线 越陡 ,则多余压头，损失功率 NS 也越

大。

(2) 变速调节

由于在变速调节各工况点运行中 ,风机、水泵始终处于高效工况 (因运动相似 ) ,管路中无挡板节流 ,管路阻力始终为最小 ,故变速调节使风机、水泵运行系统在任何工况下都保持着高效率。而且由于轴功率和转速的三次方成正比 ,因而在调节流量而降低转速时轴功率会大幅度下降。因此 ,变速调节在提高单机效率和减少能源消耗方面都是经济合理的。

3　液力耦合器的节能原理

通过风机实验表明 ,在获得相同的小风量时 ,节流调节消耗的能量最多 ,液力耦合器变速调节消耗的能量最少。在常规的调速范围内两者的消耗功差值可达传动系统额定功率的 20%～40% ,即变速调节可比节流调节省 20%～40%NH

对于具有恒定压强的管路系统 (如发电厂定压运行的锅炉给水泵系统 ) ,管路阻力为

可见在计算液力耦合器变速调节比挡板节流调节所节省的功率 NJ 时 ,已经考虑了液力耦合器自身的功率损失。

在额定工况下液力耦合器自身损失的功率约为电机额定功率的 2%左右 ,在低转速比时 ,损失功率大些 ,最大功率损失发生在 i = 0. 66处 ,理论计算表明 ,液力耦合器用于风机、水泵一类载荷时 ,其自身功率损失最大值为

N SMax = 0. 148NH (6)

此外 ,由于采用液力耦合器使电机实现了空

载起动 ,从而不须按电机的起动力矩选型 ,电机的功率裕度系数就可以取小一些。通常可比不用液力耦合器的电机降低一个机座号 ,改变“大马拉小车 ”的状况 ,从而提高电机的运行效率 ,节省电

消耗。

通常 ,定压运行的锅炉给水泵变速调节比节流调节节省功率最大可达电机额定功率的约 20% ,无背压运行的风机、水泵节约功率最大可达电机额定功率的约 40%。

4　液力耦合器调速节能实例

某电厂一期工程 2 ×135 MW 机组 ,每台机组配 2台全容量电动给水泵 , 1用 1备。给水泵的主要技术参数 :转速 5 550 r/m in、流量 492. 48 t/h、压力 16. 94 MPa;液力耦合器技术参数 : 电机转速1 490 r/m in,输出转速 5 700 r/m in,传递功率 3 400 kW ,额定滑差 ≤3. 0%。改造前后参数统计数据表明 :改造前锅炉给水

泵长时间远离高效区运行 ,耦合器勺管开度小、滑差大、效率低、油温高 ;而改造后采用减小耦合器增速齿轮传动比的方法 ,使得勺管开度增大、液力耦合器滑差减小 ,进而提高了液力耦合器实际运行效率 ,降低了液力耦合器工作油温。

通过对液力耦合器节电技术改造 ,使给水泵电耗平均下降了 0. 10% ,液力耦合器实际运行效率平均提高了 4. 2%。如果按照 2台机组年发电量 17亿 kW·h计算 ,给水泵年节约厂用电量达 1 700 MW·h,产生经济效益每年折合人民币约 51万元 ;同时通过改造 ,还降低了给水泵液力耦合器工作油温 ,提高了给水泵运行可靠性。改造效益显著 ,达到了预期目的。