高压变频装置在发电厂凝结水泵上的应用 [复制链接]

作者提出了在凝结水泵采用变频调速装置的必要性，结合发电厂凝结水泵改造实例，介绍了变频器的主要技术指标、系统配置、运行方式的切换及控制逻辑,并分析了改造后的效果。

凝结水泵是火力发电厂汽轮机热力系统中的主要辅机设备之一。凝结水泵的作用就是把凝汽器热水井中的凝结水及时地送往除氧器中，它和出口阀门、除氧器进水调节阀等一起构成了凝结水系统，担负着凝结水的输送、调节以及维持凝汽器和除氧器正常水位的任务。

在很多已投运的火电机组中，凝结水泵均按最大发电负荷设计，采用2台%容量、一用一备的运行方式，凝结水泵定速运行，除氧器水位依靠上水调节阀门来控制，在低负荷时，这种运行方式存在的主要弊端，一是阀门调整节流损失大，管损严重，造成电能浪费；二是依靠阀门开度来调整凝结水，凝结水泵出口压力高，管道磨损大，长期在低开度运行时，阀门前后压差大，加速阀门自身磨损，阀门控制特性变差，阀体密封性变差，阀门日常维护量大、维修成本高、设备使用周期短。

随着高压变频调速装置技术的日益成熟和可靠性的大幅提高，考虑到当前机组参与调峰和低负荷运行的现状,采用变频技术改造凝结水泵等耗电较大的辅机设备已经成为发电厂实现节能降耗、降低厂用电率的重要手段之一。基于此，新庄孜电厂于年初对两台机组的凝结水泵进行了变频改造，投入运行后，收到了很好的效果。

系统介绍

新庄孜电厂两台MW循环流化床汽轮发电机组，每台机组均配备2台立式凝结水泵，一备一用，设计采用阀门节流控制凝结水，在实际运行中暴露出阀门节流损失大且控制性能差、浪费厂用电、凝结水对管阀冲刷严重、设备维护量大等问题。年初，电厂对两台机组的凝结水泵进行了高压变频改造,并且将变频装置的保护、监视和联锁信号接入DCS系统，改造后的凝结水泵运行条件大大改善、节能效果较为显著。

1设备配置

新庄孜电厂两台机组的四台凝结水泵（1A、1B、2A、2B）为高压多级立式离心泵，设备规范见表1。

新庄孜电厂凝结水泵的高压变频装置采用北京利德华福电气技术有限公司制造的HARSVERT-VA06/型高压变频调速装置，该装置由旁路柜、控制柜和功率柜组成，其主要技术指标如表2。

2运行方式

新庄孜电厂1号和2号机组，每台机组均配置2台凝结水泵（1A、1B和2A、2B），一用一备。此次变频改造，每台机组的两台凝结水泵共用一台高压变频装置,采取“一拖二”手动旁路方案（如图1）,变频投于运行泵、工频投于备用泵。当变频运行的泵故障跳闸时，另一台投工频备用的泵自启动。

上图中，TF表示高压变频器，M1、M2分别表示1A(2A)、1B(2B)凝结水泵电动机，QF1、QF2表示凝结水泵原有的电源侧高压开关，QS41、QS42、QS43、QS51、QS52、QS53是变频装置旁路柜内的刀闸，旁路柜内的刀闸均有互锁关系：QS41与QS43、QS41与QS51QS42与QS52、QS51与QS41、QS51与QS53之间电气互锁（不能同时合）；QS42与QS4、QS52与QS53之间机械互锁（不能同时合）。

运行方式切换：（1）M1变频运行、M2工频备用时，QS41、QS42、QS53合闸，QS43、QS51、QS52分闸；（2）M2变频运行、M1工频备用时，QS41、QS42、QS53分闸，QS43、QS51、QS52合闸；（3）高压变频器故障时，运行泵和备用泵都投于工频，此时，变频器退出运行，与变频器连接的刀闸全部断开。

3控制逻辑

汽轮机组的凝结水泵及其阀门（包括除氧器进水调节阀）系统的主要工作是调节凝结水流量以保证凝汽器和除氧器的正常水位，凝结水流量调节是通过DCS根据除氧器和凝汽器水位之差来协调完成的。

（1）正常变频调节。

DCS根据机组不同的负荷状况，设定程序实现对凝结水泵电机转速的自动控制，以保证除氧器水位的稳定。高压变频器分为就地和远方两种控制方式，就地控制时，DCS输出转速命令跟踪变频器转速反馈，对变频器远方操作无效。远方控制时，变频器接受DCS控制，分为自动和手动两种方式，自动状态时，根据DCS内部设定的除氧器水位定值控制变频器转速，手动状态时，运行人员通过改变画面转速控制变频器转速。

（2）故障情况。

一台泵变频运行，另一台工频备用，工频备用泵的启动信号作为除氧器水位调整电动阀快关的触发信号，当变频运行泵跳闸时，工频备用泵联启，同时除氧器水位调整电动门快关至30%。

应用效果及前景展望

新庄孜电厂对两台机组的凝结水泵进行变频改造投入运行后，节电效果明显，凝结水系统及设备运行条件大大改善。

1分析

新庄孜电厂凝结水泵变频改造于年初改造完成，投入运行后，技术人员统计了不同负荷下，凝结水泵(在表3中简称凝泵)变频改造前后运行的有关参数如表3。

由表3可以看出，在60%-%额定负荷范围内，机组负荷越低，凝结水泵运行电流就越小，节电效果就越明显。

根据表3，还可以计算出，在发电机组60%—%负荷范围内，跟工频相比，凝结水泵变频运行时的平均节电率为50.3%。工频运行的平均电流为29.4A,以年利用小时计算，一台机组的凝结水泵在变频改造前年耗电量为：1.×6.3×29.4×0.9×=.23万kWh。

凝结水泵变频改造后，全年节约电量为：.23万kWh×50.3%=87.13万kWh。

按我厂上网电价0.元/kWh计算，凝结水泵变频改造后，年节约电能折合节约费用为：87.13万kWh×0.元/kWh=36.68万元。

每套高压变频装置投资33.万元，变频改造投入运行后，一年就可收回投资。

2改善了设备运行条件

凝结水泵进行变频改造后，凝结水泵电机实现了软启动，其启动电流远远小于工频启动电流，减轻了启动转矩对电机的冲击；变频运行时，凝结水泵出口阀和除氧器上水调节阀全开，运行人员通过变频装置调节凝结水泵的转速来调节除氧器的水位，调节平滑、精度高、水位波动小，凝结水泵运行工况大大改善，原调节阀全开，减少了阀门磨损，凝结水泵和阀门的维护量大大减少。

3前景展望

高压变频调速装置在发电厂凝结水系统的成功应用，显示出显著的节电效果和良好的系统响应以及控制品质。在发电厂辅机设备中采用高压变频装置，对降低发电成本、提高企业竞争力意义重大。

本文编自《电气技术》，作者为张华。