科陸CL2700高壓變頻器在發(fā)電廠凝結(jié)水泵上的應(yīng)用

1 項(xiàng)目概況
變頻調(diào)速裝置可以使電動(dòng)設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，大大提高運(yùn)行效率，達(dá)到節(jié)能的目的。以前在發(fā)電廠變頻調(diào)速技術(shù)主要用于中、小型設(shè)備上，如給煤機(jī)、給粉機(jī)、中、小型風(fēng)機(jī)、水泵及其它領(lǐng)域等，并得到了廣泛的應(yīng)用。目前高電壓大功率電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速裝置的使用也越來越多。我公司的2X300MW機(jī)組凝結(jié)水泵，通過技術(shù)改造，大膽使用了高壓變頻器，獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，并取得了一定經(jīng)驗(yàn)。

2 凝結(jié)水泵變頻改造方案
凝結(jié)水泵是汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)中的主要輔機(jī)設(shè)備之一，它的作用是把凝汽器中的凝結(jié)水打入低壓加熱器加熱后送入除氧器內(nèi)。由于凝結(jié)水泵采用定速運(yùn)行，出口流量只能由控制閥門調(diào)節(jié)，節(jié)流損失大、出口壓力大、管損嚴(yán)重、系統(tǒng)效率低，且經(jīng)常發(fā)生泄漏，造成能源浪費(fèi)。而且由于控制閥門為電動(dòng)機(jī)械調(diào)整結(jié)構(gòu)，線性度不好、調(diào)節(jié)品質(zhì)差、自動(dòng)投入率低；頻繁的開關(guān)調(diào)節(jié)，容易出現(xiàn)各種故障，使現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)量增加，造成各種資源的浪費(fèi)。
我公司300MW機(jī)組配備2臺(tái)100%容量的凝結(jié)水泵，型號(hào)9LDTNA4，額定流量841m3/h，揚(yáng)程280m，轉(zhuǎn)速1480rpm，配用1000kW的異步電動(dòng)機(jī)，閥門調(diào)節(jié)。現(xiàn)增設(shè)高壓變頻器采用無級(jí)調(diào)速，功耗隨機(jī)組負(fù)荷變化而變化，進(jìn)而提高設(shè)備利用率，達(dá)到實(shí)現(xiàn)最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目的。改造遵循“最小改動(dòng)，最大可靠性，最優(yōu)經(jīng)濟(jì)性”的原則。系統(tǒng)改造如圖2所示。

從圖2方案看出：用1臺(tái)變頻器連接2臺(tái)電機(jī)，正常時(shí)變頻器拖動(dòng)1臺(tái)凝泵變頻運(yùn)行，另1臺(tái)工頻備用；當(dāng)變頻器或運(yùn)行的凝泵發(fā)生故障時(shí)，備用凝泵可以工頻運(yùn)行，使用原來的閥門調(diào)節(jié)方式，保證機(jī)組正常運(yùn)行。
2.1變頻改造方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析
充分利用變頻器和現(xiàn)有設(shè)備，投資相對(duì)較少，既保留了原系統(tǒng)的控制操作方式不變，又保證了系統(tǒng)改造后緊急狀態(tài)下的工頻恢復(fù)運(yùn)行，易于系統(tǒng)維護(hù)。缺點(diǎn)：系統(tǒng)接線較復(fù)雜；需增加高壓斷路器，二次回路需要增加閉鎖回路；定期切換操作較繁瑣。
2.2 正常運(yùn)行方式
正常時(shí)，比如#51泵運(yùn)行在變頻調(diào)速狀態(tài)下，電源通過#50開關(guān)至變頻器，然后通過#510輸出至#51泵電機(jī)。此時(shí)#52泵的#52凝泵工頻開關(guān)處于備用狀態(tài)，各開關(guān)的邏輯關(guān)系如下：
（1）工頻開關(guān)合閘條件：

（2）變頻器出口開關(guān)的合閘條件：

2.3 一臺(tái)泵發(fā)生故障情況的運(yùn)行方式
當(dāng)變頻控制的工作泵發(fā)生故障跳閘，或出力不足等故障時(shí)，另一臺(tái)泵會(huì)自動(dòng)工頻投入運(yùn)行（與原自投方式一致）。將發(fā)生故障的泵處理好后，再按上述方式切換至變頻運(yùn)行。在此之前備用泵只能工頻運(yùn)行，不能調(diào)速。
相關(guān)控制回路必滿足下列邏輯：

2.4定期切換的順序操作
（1）合#52凝泵工頻開關(guān)，工頻開啟#52泵，調(diào)整負(fù)荷由#52凝泵接待。
（2）斷開#510開關(guān)，合上#51開關(guān)，#51凝泵工頻運(yùn)行，調(diào)整負(fù)荷由#51凝泵接待。
（3）斷開#52開關(guān)，合上#520開關(guān)將#52接入變頻器，變頻控制開啟#52泵。
（4）調(diào)整#52泵變頻運(yùn)行接待全部負(fù)荷后，停#51泵至備用，切換完成。#52泵切換到#51泵，順序相同。
2.5 高壓變頻器的選用
通過收資和調(diào)研，結(jié)合凝泵運(yùn)行實(shí)際情況，決定采用國產(chǎn)引進(jìn)型高壓變頻器，我們使用了北京利德華福的HARSVERT－A06/130高壓變頻器，具體參數(shù)如表1

3 使用變頻器的效益分析
（1）節(jié)約廠用電效果顯著
表2是部分運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)本機(jī)改造前后的電流作一個(gè)縱向比較，可以發(fā)現(xiàn)電流減小許多。

表3是某月的電能統(tǒng)計(jì)，作一個(gè)同類機(jī)組的橫向比較，可以看出凝泵用電減少許多。

以每臺(tái)機(jī)組年發(fā)電量15億千瓦時(shí)計(jì)算，使用變頻器可節(jié)約廠用電330萬千瓦時(shí)，折合人民幣100萬元。
（2）減少電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊
電機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)的最大啟動(dòng)電流可達(dá)額定電流的7倍；星角啟動(dòng)為4～5倍；電機(jī)軟啟動(dòng)器也要達(dá)到2.5倍。觀察變頻器起動(dòng)的負(fù)荷曲線，可以發(fā)現(xiàn)它啟動(dòng)時(shí)基本沒有沖擊，電流從零開 始，僅是隨著轉(zhuǎn)速增加而上升，不管怎樣都不會(huì)超過額定電流。因此凝泵變頻運(yùn)行解決了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的大電流沖擊問題，消除了大啟動(dòng)電流對(duì)電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和主機(jī)的沖擊應(yīng)力，大大降低了日常維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。
（3）延長(zhǎng)設(shè)備壽命
使用變頻器可使電機(jī)轉(zhuǎn)速變化沿凝泵的加減速特性曲線變化，沒有應(yīng)力負(fù)載作用于軸承上，延長(zhǎng)了軸承的壽命。同時(shí)有關(guān)數(shù)據(jù)說明，機(jī)械壽命與轉(zhuǎn)速的倒數(shù)成正比，降低凝泵轉(zhuǎn)速可成倍地提高凝泵壽命，凝泵的使用費(fèi)用自然就降低了。
（4）降低噪音
我廠凝結(jié)水泵改用變頻器驅(qū)動(dòng)后，降低水泵轉(zhuǎn)速運(yùn)行的同時(shí)，噪音將大幅度地降低，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低50%時(shí)，噪音可減少十幾個(gè)絕對(duì)分貝。同時(shí)消除了停車和啟動(dòng)時(shí)的打滑和尖嘯聲，克服了由于調(diào)門線性度不好，調(diào)節(jié)品質(zhì)差，引起管道錘擊和共振，造成給水系統(tǒng)上水管道強(qiáng)烈震動(dòng)的缺陷。凝結(jié)水泵變頻運(yùn)行后，噪音、振動(dòng)都大為減少，變化相當(dāng)可觀。
總之，大型汽輪發(fā)電機(jī)組凝泵推廣使用變頻調(diào)速器，可以大幅度降低廠用電率，減少發(fā)電成本，提高競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。