| 标题 | 600MW机组凝结水泵高压变频调速系统改造分析 |
| 范文 | 牛明春 贾明祥 摘 要：为了响应国家节能降耗的号召，提高发电机组的生产效率、降低能耗以及系统的综合可靠性，某电厂对凝水泵高压变频调速系统进行了改造。凝结水泵的驱动系统采用了全数字交流高压变频器实施控制。采用变频调速后，可以通过调整转速使系统在接近额定状态下工作，相应地延长了许多零部件的寿命;系统可以实现软启动，启动时间相应延长，减小了对电网的冲击，减轻了启动机械转矩对电机机械损伤，延长了电机的使用寿命;同时减轻了对管道的冲击，延长了管道的检修周期，减少了检修维护开支，节约大量维护费用;完全实现了生产的无人操作，降低了劳动强度，提高了生产效率，为优化运营提供了可靠保证。 关键词：生产效率;高压变频;调速系统;改造 1、引言 目前电力环境下，各发电厂努力追求经济目标，积极降低厂用电率，降低发电成本，提高上网电能的竞争力。近几年电网的负荷峰谷差越来越大，频繁的调峰任务使仍然运行在工频状态下的部分辅机造成大量电能流失。 2、凝泵驱动系统改造的必要性 凝结水泵是电厂主要用电设备，能耗较高，当其输出功率不能随机组负荷变化而变化，只通过改变档板或阀门的开度来调整时，会造成很大的节流损失。因此凝结水泵驱动系统的改造尤为重要。 为了提高发电机组的生产效率、降低能耗以及系统的综合可靠性，某电厂600MW机组凝结水泵的驱动系统进行了改造，采用了全数字交流高压变频器实施控制。高压变频调速系统是直接串联于高压电源与高压电机之间的变频调速设备，具有现场改造、安装方便的特点以及安全、良好的运行性能。利用高压变频调速技术可以改变设备的运行速度，以实现调节现场工况所需风压、风量的大小，大大提高了系统的自动化程度，既满足了生产要求，又达到了节约电能，并且减少了因调节挡板而造成挡板和管道的磨损以及因经常停机检修所造成的经济损失，同时使维护量大大降低，为发电厂可带来了可观的效益，切实响应了国家节能降耗的号召。 3.系统改造方案 本次改造主要涉及以下几方面：系统主回路控制方案、高压变频器配置参数、变频器系统控制方案、现场施工方案和散热方案等。 3.1系统主回路控制方案——采用一拖二旁路系统 回路控制系统所示，由六个高压隔离开关QS1～QS6组成。其中QS1和QS4，QS2和QS5有电气互锁;QS2和QS3，QS5和QS6安装机械互锁装置。如果两路电源同时供电，M1工作在变频状态，M2工作在工频状态时，QS3和QS4、QS5分闸，QS1、QS2和QS6处于合闸状态;M2工作在变频状态，M1工作在工频状态时，QS1和QS2、QS6分闸，QS3、QS4和QS5处于合闸状态;如果检修变频器，QS3和QS6可以处于任一状态，其它隔离开关都分闸，两台负载可以同时工频运行;当一路电源检修时，可以通过分合隔离开关使任一电机变频运行。 3.2 变频器系统控制方案 变频器需要提供的开关量输出7路： （1） 变频器待机状态指示：表示变频器已待命，具备启动条件。 （2） 变频器运行状态指示：表示变频器正在运行。 （3） 变频器控制状态指示：节点闭合表示变频器控制权为现场远程控制;节点断开表示变频器控制权为本地变频器控制。 （4） 变频器轻故障指示：表示变频器产生报警信号。 （5） 变频器重故障指示：表示变频器发生重故障，立即关断输出切断高压。 （6） 1#电机在工频旁路：表示电动机处于工频旁路状态。 （7） 2#电机在工频旁路：表示电动机处于工频旁路状态。 3.3 改造后效果分析 凝结水泵电机的耗能主要有： （1）驱动水泵运转所必需的有功功率。 （2）阀门压力损失。 （3）管网压力损失。 （4）水泵效率降低所增加的有功功率。 节能改造的目的是要减少各处压力损失和提高水泵效率。下面从减少压力损失和提高水泵效率两个途径来分析节能效果。 减少压力损失方面：假设凝泵入口压力为-0.2MPa，则在三种负荷下可以计算出凝泵全压和工频效率值。变频改造后评估节电率时，若流量相近，机组负荷相近，则在变频调速时，流量相同情况下全压会呈二次方关系下降，可以得到阀门全开时理论全压值。假设入口压力仍不变，那么出口压力的值就必须要满足现场工艺要求，600MW时，变频理论出口压力与工频时基本相同，表明压力损失方面几乎没有节能空间，而500MW负荷时，变频理论出口压力明显低于工频出口压力，说明压力损失可以有较大的节约空间，校核后，设定变频实际运行后，出口压力略高于理论出口压力（考虑到凝结水系统工艺要求）;在400MW时，变频理论出口压力更低，那么实际变频运行时需要留足余量，即此时出口阀门需要存留一定的开度来提高凝结水的压力，这里设定为2.3MPa。 水泵效率方面：工频运行时，600MW、500MW、400MW时的水泵效率分别约为78%、72%、66%，其中600MW时效率因负荷高较接近额定值，变频后效率提升空间很小;500MW时水泵效率降低了，变频后效率有少许提升空间;400MW时水泵效率非常低，变频后效率提升空间较大。 4结论 根據以上分析，在电机效率未发生明显变化的前提下，影响网侧耗电功率的因素主要有变频器效率、水泵效率、水泵全压。耗电功率与水泵全压/水泵效率成正比，从而可以得到变频改造后的节电率和耗电功率，综合分析得出如下结论： （1）该机组凝结水泵电机在600MW负荷时节能空间较小，由于变频器运行时存在4%的损耗，因此在600MW负荷时变频运行没有必要;在500MW负荷时，节电率可达到29.9%;在400MW时，节电率为41.1%，节能效果非常明显。因此对于 （2）若三个负荷水平按照20%：50%：30%的比例考核全年，那么平均工频耗电功率为1815kW，平均变频耗电功率为1337kW，平均节电率为26.3%，年平均节电功率为488kW，年节电量与运行时间有关，如果按照200天计算，则年节电量234.24万kWh，电费按照0.45元/千瓦时，年节约费用为105.408万元。考虑到变频投资的费用及工程建设费用，约在1.5年内即可回收成本，经济性较好。 参考文献： [1]肖凌， 崔军. 华能井冈山电厂凝结水泵高压变频调速系统改造[J].江西电力， 2007（06）：40-43+48. [2]许淼， 吴尚泽， 叶昊东. 凝结水泵高压变频器应用及凝结水控制[J]. 东北电力技术， 2020，41（01）：25-27. [3]宋宇哲. 凝结水泵高压变频系统设计与节能分析[D].西安科技大学， 2019. [4]康剑南.火电机组高压电机变频技术的应用潜力分析[J].科技创新导报，2017，14（34）：112-113. [5]李远强.电厂凝结水泵高压变频器供电节能改造分析[J].通讯世界，2019，26（03）：137-138. 作者简介： 牛明春（1992—），男，汉族，河南泌阳，助理工程师，本科，深能合和电力（河源有限公司，研究方向：火电厂运行检修维护. |
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