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1.概况
我厂三台中继泵为汽机公用设备，中继泵型号J122——2，为鼠笼式电动机，额定容量185 kw，额定电压380v，额定电流331A，额定转速2960r/min。其主要作用是将经化学处理过的除盐水送至凝汽器，以保证凝汽器水位在允许范围以内。每年的九月份至次年的五、六月份，尤其在冬季供热任务重的时候，就要频繁启动中继泵以保证汽水的平衡，最频繁时半小时启动一次，每次运行半小时，这样一天需启动24次。当频繁启动时，在转子鼠笼条与端环连接区域极易产生过热，断裂，导致转子损坏，对定子端部绕组绝缘也将产生极大威胁。据不完全资料统计，三台中继泵已共烧坏过九次，在电机大修中发现三台电机均有不同程度的定子绕组主绝缘破坏、匝间短路现象。每台低压电机大约价值4万元，仅这一项的经济损失就达36万元。随着电力系统改革的深入，电厂将面临更严峻的竞争，如何降低厂用电率，节约发电成本，使机组经济安全运行也就成为我们重视的问题。
2.中继泵运行中存在问题分析
中继泵启动方式为全压启动。在全压启动方式下，一般鼠笼式电动机的启动5-7倍，启动转矩为额定转矩的1-2倍。
2.1中继泵频繁启动对电机的危害
2.1.1有定子绕组绝缘损坏、磨损，匝间短路。其原因有；一是鼠笼式电机全压启动时，启动转矩较小，启动时间较长，加之启动电流很大，电机频繁启动过程中，定子绕组在热及电场作用下，使绝缘逐渐老化，这种劣化的绝缘材料在很低的过电压下就容易被击穿，致使绝缘损坏，匝间短路等故障。二是电动机启动过程中将产生的较大冲击力，由于频繁启动，会使端部绕组绑扎松驰，线棒产生较大的位移，引发线棒疲劳磨损故障。
2.1.2转子鼠笼条与端环连接区域发生断裂。其原因是电动机启动时，转子导条承受很大的热应力和机械离心力，最易使笼条断裂，尤其是对二极高速电动机（接近3000r/min）。
据计算与测量，启动时，笼条短时温度可达300℃，温升速度很快，使机械强度迅速下降，并由于电流的集肤效应，沿笼条高度方向电流分布是不均匀的，因而存在一个很大的温差，可达几十度，使笼条产生热应力。另外，由于漏磁的作用，使笼条产生很大的电磁力，这个力与电流平方成正比，把笼条拉向槽底，并以电流的二倍频率振动，使笼条疲劳断裂。启动频繁或重载启动，这种破坏作用加剧。
2.2中继泵的频繁启动对开关的危害
中继泵的开关型号为DW15-C630型，额定电流为630A瞬时断流6300A，开关的灭弧栅相互绝缘的镀铜钢片组成，灭弧性能较差，中继泵的每次启停都会在开关触头间产生高温电弧，长期的频繁启动使高温电弧产生的热量加重触头的氧化程度，触头间的接触电阻越来越大，将开关的主触头烧粘、损坏、甚至导致开关爆炸，引起事故的扩大。据资料统计，三台中继泵运行至今已烧坏8台开关。
2.3中继泵的频繁启动经济损失
中继泵的频繁启动将导致电能的损耗增加，不利于节约发电成本。当中继泵补水量偏大时，需调整阀门的开度调节泵的出力，造成节流损失，经济性较差。
3.对策
3.1选用绕线式电动机改善电动机启动性能
绕线式电动机的转子上绕有对称的三相绕组。正常运行时，三相绕组通过集电环引出的电阻短接。启动时，在转子绕组中串入一个启动电阻，达到了减小启动电流的目的。由于启动电阻可逐段切除，适当的串入启动电阻，可以使启动转矩达到电动机的最大转矩，缩短了启动过程。另外，转子串接电阻后，还可以进行调速。
与鼠笼式电动机相比，它的特点是电动机结构复杂，造价高，操作维修不方便，维护工作量大。考虑到更换绕线式电动机后，虽然电机的启动性能得以改善，但并不能从根本上解决电机频繁启动的问题，而且还需更换新电机，投资较大，节能效果并不理想。
3.2选用变频调速异步电动机
变频调速电动机是通过改变电动机定子电源频率来改变电动机转速的。从异步电动机的转速公式：
n=ns(1-s)=60f（1-s）/p
式中: n——异步电动机的转速；
ns——同步转数；
s——转差率；
f——电源频率；
p——电机极对数。
可看出，当改变电源的频率f时，同步转速与频率成正比变化，于是异步电动机的转速n也随之改变。在效率不变的前提下，水泵的流量Q、扬程H、功率P与转速的关系如下: Q∝n，H∝n2，P∝n3。采用变频启动的优点有；
3.2.1中继泵采用变频调速电机后，使电动机在不同的转速下工作，满足不同出力的要求，减少了电动机的启动次数，使电动机因频繁启动产生的电机本身故障率降低。
3.2.2中继泵采用变频调速电机后，减少了电机的启动电流，降低了对电机的冲击力，延长电机的使用寿命，提高设备的利用率。
3.2.3机组在相同的功率下，采用变频调速的电机的运行电流小，能大大节约电能，减少厂用电率。
3.2.4通过改变电机的转速改变泵的出力，避免了节流损失。
3.2.5采用变频调速器调速不会对电网产生谐波干扰影响，没有共模电压对电机无特别要求，不用更换原配套电机，因此能降低设备维护费用，提高节能效率。
3.2.6变频调速具有良好的可靠性，调速范围广且平滑，有小的启动电流，调速前、后电机的过载能力、功率因数、效率基本不变，因而保证了调速前、后电机的性能。
3.2.7采用变频调速器调速能够减少启动次数和启动电流，也就避免了开关的烧坏。
4.经济效益分析
由以上分析可知，改变中继泵的转速即可改变中继泵的轴功率故采用调速控制流量是一有效的节能措施。图1为水泵调速节电示意图： （图片） 曲线H1为恒速下压力与流量的特性曲线，与水泵管网特性曲线R1相交于A点，对应的流量为QA。此时，水泵轴功率为: P1=QAHA/1000ηF。
如欲减少流量，采用调阀门开度方法时，则新的水泵特性曲线R2与曲线H1相交于B点，对应的流量为QB。此时，水泵轴功率为: P2=QBHB/1000ηF。
由图1可知，P1≈P2，即两功率相差不多。
如果采用调速方法，即把水泵转速由n1降到n2，对应的压力与流量的特性曲线为H2，使曲线H2与曲线R1相交于C点，此时，水泵轴功率变为: P3=QCHC/1000ηF。
由图1可知，P3< P2≈P1，说明轴功率下降很多，节能效果显著。
通过上述分析表明，中继泵采用变频调速装置后，不仅可以减小电动机的启动电流和启动次数，避免频繁启动烧毁电机、开关的情况发生，而且可以用调转速来控制流量，降低轴功率，达到显著节能的目的。
3/2/2005
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