合康新能首創(chuàng )給水泵變頻改造方案

前言

據統計，目前中國火力發(fā)電占總發(fā)電量的69%，火力發(fā)電量仍是國內電力生產(chǎn)的支柱。但與此同時(shí)，在“雙碳”發(fā)展目標的指引下，我國對于火力發(fā)電廠(chǎng)的能耗要求也越來(lái)越嚴格?；鹆Πl(fā)電企業(yè)的節能改造壓力、面臨的挑戰增大，尤其是2008年之前建成的火電廠(chǎng)，其對于能耗較高的電動(dòng)給水泵的改造需求日益凸顯。

在2024年正式竣工的鄂爾多斯集團電力事業(yè)部電力一公司“#1-#4機組給水泵變頻節能改造項目”中，采用了美的集團工業(yè)技術(shù)事業(yè)群旗下北京合康新能科技股份有限公司提出的創(chuàng )新方案——高速電機直驅+水冷變頻調速，為給水泵等大功率調速設備的節能改造提供了全新的高效節能方案。方案投運后，其綜合評估效果得到了鄂爾多斯集團以及多個(gè)火電市企業(yè)的肯定與認可。

耗電量高 火力發(fā)電給水泵改造迫在眉睫

在廣袤的內蒙古草原上，一座座現代化的變電站、一條條飛架南北的電網(wǎng)交織穿梭在鄂爾多斯大地，為人民的生產(chǎn)、生活提供著(zhù)高質(zhì)量的電力保障。而這背后，不能不提“鄂爾多斯電力”這家因勢而建的現代化電力集團。鄂爾多斯集團電力事業(yè)部電力一公司，是按照循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)模式，實(shí)現資源優(yōu)勢就地轉化而建設的大型火力發(fā)電企業(yè)。鄂爾多斯電力的總裝機容量達到了6×330MW+6×135MW+2×65MW+2×50MW，每年的發(fā)電小時(shí)基本在8000小時(shí)以上，在為集團內部循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈的冶金化工系統提供充足電力的同時(shí)，其運行水平和盈利能力也均處于國內行業(yè)前茅，是當之無(wú)愧的佼佼者。

鄂爾多斯集團電力事業(yè)部電力一公司“#1-#4機組給水泵變頻節能改造項目”中，由于要保證對下游循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈的充足供電，機組的負荷率非常高，給水泵電泵的全年耗電量約占到單元機組發(fā)電量的3.15%，是廠(chǎng)內機組輔機中最大的一類(lèi)耗電設備。

對于鄂爾多斯電力公司機組給水泵的耗能情況，鄂爾多斯集團電力事業(yè)部電力一公司項目負責人廖永松表達了項目改造的難點(diǎn)與迫切：“#1-#4機組投入運行的時(shí)間較早，采用的是液力耦合器調速的電動(dòng)給水泵結構，在節能降耗的技術(shù)水平上與目前的先進(jìn)方案有較大的差距，為了保證整體機組的供電煤耗能夠達到國家標準，急需針對電動(dòng)給水泵進(jìn)行節能改造，并且由于項目關(guān)乎集團節能降耗，因此作為重要項目被提上日程?！?/p>

在接觸合康新能技術(shù)團隊之初，鄂爾多斯電力公司的項目人員就已對這個(gè)團隊非常熟悉：在鄂爾多斯集團多個(gè)電廠(chǎng)中密集分布著(zhù)一百多臺合康新能品牌的高壓變頻器。作為工業(yè)傳動(dòng)解決方案專(zhuān)家和綠色能源引領(lǐng)者，合康新能在煤電、礦山、冶煉等傳統行業(yè)應用了大量的變頻節能方案。據統計，目前合康新能有超過(guò)22000臺高壓變頻器運行在全球30多個(gè)國家和地區，助力企業(yè)實(shí)現精細化工藝控制，提升設備穩定性及運行效率，為這些行業(yè)的增效、智能轉型之路提供了關(guān)鍵助力。

技術(shù)+實(shí)踐 合康新能“首創(chuàng )”變頻節能方案

因此，憑借著(zhù)在火電行業(yè)節能改造領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗和技術(shù)實(shí)力，在與鄂爾多斯集團電力事業(yè)部工作人員深入溝通后，合康新能提出了業(yè)內首創(chuàng )的——高速電機直驅+變頻調速解決方案。據合康新能業(yè)務(wù)人員介紹，該創(chuàng )新方案瞄準液耦調速電動(dòng)給水泵的三大能耗關(guān)鍵環(huán)節，即液耦傳動(dòng)、電機效率、給水泵組效率，提出了更有針對性的改造方案：

●   高速直驅變頻方案直接去掉了原來(lái)給水系統調速用的液力耦合器，徹底消除了液耦傳動(dòng)產(chǎn)生的機械能量損耗；

●   將原電機替換為高速電動(dòng)機，并與給水泵直連，再通過(guò)高壓變頻調速系統，來(lái)負責調節高速電動(dòng)機的轉速，從而大幅提升了電機的整機效率以及整體泵組運行的總效率；

●   高速直驅變頻方案保證系統的節電效果更加顯著(zhù)，超越客戶(hù)預期。

對于此次創(chuàng )新應用方案的提出，北京合康新能科技股份有限公司內蒙古市場(chǎng)經(jīng)理陳敬表示，以往國內很多電廠(chǎng)都是采用設備替換的方式來(lái)進(jìn)行節能改造，例如電泵改為汽泵、增加行星齒輪裝置、液耦改造為增速齒輪箱等等，但合康新能此次提出‘高速電機直驅+變頻調速’電動(dòng)給水泵節能方案，并不僅僅是一種簡(jiǎn)單的設備替代，而是在整個(gè)系統架構上做了創(chuàng )新性開(kāi)發(fā)，將設備型節能轉變?yōu)榉桨感凸澞堋?/p>

“這樣改造后，項目系統結構簡(jiǎn)潔、高效節能，運營(yíng)及維護經(jīng)濟，是現階段火力發(fā)電給水泵領(lǐng)域首次運用的一種節能改造方式，對于后續相關(guān)節能技術(shù)開(kāi)發(fā)與實(shí)踐將產(chǎn)生積極的推動(dòng)作用?！?/p>

對于此次創(chuàng )新嘗試，鄂爾多斯集團電力事業(yè)部項目負責人廖工表示了認可與支持?！斑@種高速直驅變頻方案目前在國內還沒(méi)有應用先例，是一種全新的節能方案，”廖工說(shuō)道，“我們在前期經(jīng)歷了一段很長(cháng)的調研和論證，通過(guò)對變頻器、電機、液力耦合器、給水泵泵體等多個(gè)環(huán)節的節電率計算，我們認定，高速直驅變頻節能方案的平均節電率更突出，且投資回報率更高?！?/p>

（改造前）

（改造后）

基于鄂爾多斯電力、合康新能雙方相互信任，最終，在#1-#4機組給水泵變頻節能改造項目分為兩期進(jìn)行，均采用高速電機直驅+變頻調速解決方案。而這不僅是鄂爾多斯集團電力事業(yè)部的一次勇敢嘗試，也是在“雙碳”目標下，雙方攜手為新時(shí)期全國火力發(fā)電企業(yè)節能降耗打了個(gè)樣。

從方案到落地，節能改造精益求精

鄂爾多斯電力#1-#4機組給水泵高速直驅變頻節能改造項目方案確定后，合康新能技術(shù)團隊開(kāi)始牽頭，全面負責施工、組織、設計以及設備的制造、購買(mǎi)、集成等工作。

作為該項目合康新能方面的總項目負責人，陳敬深有體會(huì )?！霸谝黄诮o水泵的改造過(guò)程中確實(shí)遇到了很多困難，我們采用的高速直驅變頻節能方案是業(yè)內首創(chuàng )，目前國內在這一領(lǐng)域的系統集成商還較少，沒(méi)有太多可以借鑒的成功經(jīng)驗，一切只能靠我們自己去摸索和解決。也正是靠著(zhù)每一位現場(chǎng)工作人員都保持著(zhù)積極的心態(tài)和高度的責任感，大家朝著(zhù)一個(gè)共同的目標去努力，最后才能順利完成這個(gè)項目?！?/p>

實(shí)際上，在該項目中，給水泵、高速電機、變頻器等主設備的供應是一大難題，也花費了大量的時(shí)間，特別是項目采用的高速電機功率為5500kW、轉速高達6300rpm，這對于電機的轉速震動(dòng)性能要求較高；此外，項目中的高壓變頻器主要用于升頻運動(dòng)（最高至108Hz左右），結合現場(chǎng)實(shí)際工況，還需要采用閉式循環(huán)純水冷散熱方式，這些都需要合康新能進(jìn)行定制化開(kāi)發(fā)制造，無(wú)疑也拉長(cháng)了交付周期。

另一方面，為了讓給水泵的揚程和流量設置盡可能地符合現場(chǎng)實(shí)際使用情況，令泵與電機、變頻器達到最佳的匹配狀態(tài)，在項目改造之前，合康技術(shù)團隊對電廠(chǎng)的負荷情況、給水泵的用水流量、揚程、水溫變化等現場(chǎng)重要數據進(jìn)行了三次仔細的測量，再根據測得的這些數據，量身定制了一整套給水泵調速自動(dòng)控制方案，進(jìn)一步確保了給水泵變頻改造后的整體節電率能夠實(shí)現更大幅度的提升。

得益于鄂爾多斯集團電力事業(yè)部與合康新能高層領(lǐng)導的大力支持和協(xié)調，雙方的技術(shù)工程人員的全面配合、齊心協(xié)力，甚至到了項目后期，合康新能項目團隊基本上處于全員駐廠(chǎng)、夜以繼日的工作狀態(tài)，終于在2024年底，#1-#4機組給水泵高速直驅變頻節能改造項目，第二期正式完工，成功投運。標志著(zhù)整個(gè)改造項目畫(huà)上了圓滿(mǎn)的句點(diǎn)。

合康新能技術(shù)團隊的努力也得到了鄂爾多斯集團電力事業(yè)部的充分認可。

（改造后現場(chǎng)）

（設備現場(chǎng)運行圖）

“無(wú)論是從前期彼此之間的磨合、建設過(guò)程中大家共同往前推進(jìn)這個(gè)項目，還是從后期項目完工后的評估效果來(lái)看，都讓我們真正感受到，合康新能是一支在技術(shù)設計、產(chǎn)品、工程施工方面都十分優(yōu)秀的團隊，具備的深厚的技術(shù)實(shí)力以及認真負責的工作態(tài)度，讓我們備受感動(dòng)?！绷喂ふf(shuō)道。

節能成果顯著(zhù) 攜手打造火力發(fā)電節能標桿

在鄂爾多斯電力一期水泵高速直驅變頻節能項目投入運營(yíng)之后，經(jīng)過(guò)對廠(chǎng)電指標、節電率等多個(gè)數據進(jìn)行比較分析，卓越的節能減排效果在鄂爾多斯集團內部引起強烈反響：

●   改造前，給水泵的耗電量占整個(gè)機組發(fā)電量的3.15%左右，改造完成、兩臺泵投運之后，這個(gè)數據降到了2.3%左右；

●   廠(chǎng)用電率則從8.1%降到6.9%，實(shí)現了質(zhì)的飛躍；

●   在機組高負荷發(fā)電的條件下，項目的綜合節電率達到了25%~50%，節電率提升明顯；

●   年化收益非?？捎^(guān)，預計3-4年可收回投資成本。

卓越的節能效果讓鄂爾多斯集團總公司高度肯定了此次節能改造，第二期項目投入使用后預計全年節電費用可達900多萬(wàn)，助力鄂爾多斯集團煤電事業(yè)部用電損耗大幅下降，簡(jiǎn)化人員用工，為設備穩定高效運轉提供堅實(shí)保障，讓效益全方位馳騁。

美的工業(yè)技術(shù)旗下合康新能這次在鄂爾多斯電力集團的創(chuàng )新型應用，充分驗證了在火電廠(chǎng)給水泵改造中，高速電機直驅+高壓變頻方案的正確性和可行性，為火力發(fā)電行業(yè)樹(shù)立起了節能示范新標桿，為大功率設備變頻節能改造開(kāi)創(chuàng )了國內應用先河，對后續行業(yè)節能與可持續發(fā)展以及相關(guān)解決方案的探索與推出產(chǎn)生積極作用。