国电重庆恒泰电厂凝结水泵变频节能改造

成福群，刘建国，黄琪玲

(1.重庆电力高等专科学校，重庆400053;2.国电重庆恒泰发电有限公司，重庆400805)

0 引言

凝结水泵全称“汽轮机凝结水泵”，用以将汽轮机凝结器中凝结的水从热井抽出，经过加热器打到除氧器里去，然后除氧器的水经过给水泵再进入锅炉加热，变为蒸汽去汽轮机做功，以完成汽—水—汽的循环。国电重庆恒泰发电有限公司装机容量为2×300MW 燃煤机组，锅炉选用 DG1025/18.2-Ⅱ4型、亚临界参数、四角切圆燃烧方式自然循环汽包炉，单炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态除渣露天Ⅱ型布置的燃煤锅炉;汽轮机组为N300-16.7/537/537-8型亚临界中间再热两缸两排汽凝汽式汽轮机。机组的凝结水系统设计为中压系统，配装上海凯士比泵有限公司生产的筒袋型立式多级离心泵，每台机配置2台，其中1台运行，1台备用，驱动水泵的电机为湘潭电机厂制造。

凝结水泵采用定速运行，凝结水经凝结水泵升压后流经轴加，通过主凝结水调节阀(即除氧器上水调整门，系统编号为C-1)和低加进入除氧器。调整主凝结水调节阀开度来调节凝结水量，维持除氧器水位稳定，满足机组运行需要。另外凝结水还供给汽轮机低压轴封汽减温水用水，以及低压旁路减温、汽机低压缸喷水减温等用水。为防止机组低负荷运行时凝结水系统超压和凝结水泵汽蚀，还设计有凝结水再循环管路，再循环调节阀C-2，配合C-1调整除氧器水位，维持系统运行正常压力。

改造前存在的问题:凝结水泵设计选型时，余量留得较大，实际运行中效率较低，与设计指标差距较大，不能满足机组经济运行的要求。根据电力市场面临的严峻形势，对现有设备进行改造挖潜、力争节能降耗已成为目前刻不容缓的工作。按照国电公司节能降耗的精神，利用1#机组大修的机会对凝结水泵进行变频节能技术改造，以满足经济运行的要求。

1 变频装置与电动机一次接线方案

1.1 凝结水泵一次接线方案

国电重庆恒泰电厂2×300MW燃煤机组凝结水泵，进行变频器改造后，每台机组两台凝结水泵变频调速系统与电动机采用如图1所示“一拖二”方式。

图1 一拖二连接示意图

一台变频器可以轮流拖动两台电动机变频运行:1#电动机可以经小车式真空接触器KM2、KM5变频运行，也可以经过KM1工频运行;2#电动机可以经过KM3、KM6变频运行，也可以经KM4工频运行。其中 KM1与 KM2、KM5，KM4与 KM3、KM6实现电气互锁;KM2与KM3、KM5与KM6实现互锁，确保一台电动机不会同时处于变频、工频两种运行状态，一台变频器不会驱动两台电动机运行。

变频器正常运行时只带一台电动机;当变频器故障时，应立即退出本台电动机，同时启动另一台电动机工频运行。例如:当变频器控制电机M1运行时，QF1、KM2、KM5 在合闸状态，KM1、KM3、KM6 均处于检修位置;当变频器故障，KM2、KM5应立即跳闸，同时联动QF2、KM4合闸，使电机M2立即进入工频运行。

接触器采用单柜布置，为保证安全，两路电源回路的接触器不能布置在相邻位置，只能布置在功率单元柜、隔离变压器、控制柜的两侧。QF1、QF2为原有开关，6kV接触器采用中置式F+C单回路柜。

1.2 变频器远程监控

根据现场的实际情况，结合产品技术特点，变频器就地采用触摸屏控制，远程采用DCS控制，在控制中心可实现对变频器进行监控。变频器与DCS及6kV进线开关之间的信号定义如下。

(1)用户(DCS)→变频器

(2)变频器→用户(DCS)

序号 名称 逻辑要求 接口类型 用途13 KM2位置 合:开关已合开:开关断开 干节点:常开 KM2合、断信号14 KM3位置 合:开关已合开:开关断开 干节点:常开 KM3合、断信号15 KM4位置 合:开关已合开:开关断开 干节点:常开 KM4合、断信号16 KM5位置 合:开关已合开:开关断开 干节点:常开 KM5合、断信号17 KM6位置 合:开关已合开:开关断开 干节点:常开 KM6合、断信号18 变频器运行频率 4～20mA 模拟量 变频器运行频率模拟输出19 电机电流 4～20mA 模拟量 电机电流模拟输出20 变压器温度 4～20mA 模拟量 变压器温度

(3)变频器→6kV开关

(4)6kV开关→变频器

2 技术规范

恒泰电厂凝结水泵变频装置主要技术规范如下:

①变频器配置方案:凝结水泵采用一拖二方式;电气控制方式:具有就地柜控制和DCS远方控制两种方式;控制电源:变频装置自带UPS电源;旁路系统:配置检修旁路，当变频器故障，任何一台电机在任何时刻都可切换为工频运行状态，且变频和工频之间能实现无扰切换;当变频器故障时，无需停机处理。

②变频调速装置的控制系统采用全数字微机控制，有很强的故障自诊断功能，具有完整的故障监测电路和精确的故障报警保护，能对所发生的故障类型及故障位置提供中文指示，能在就地显示并远方报警，便于运行检修人员辨别和解决所出现的问题。

③变频调速装置具有就地监控和远方监控方式，并可对其进行远程/现场控制的切换。在就地监控方式下，通过变频器上的液晶触摸屏显示，可进行就地人工启停变频器，调整转速、频率;就地控制窗口采用中文操作界面，功能和参数设定等均采用中文。

④变频器无需滤波器就可输出正弦电流和电压波形，对电机没有特殊的要求，电机不必降额使用;变频器同时具有软起动功能，没有电机启动冲击引起的电网电压下跌，可确保电机安全、长期运行。

⑤变频器高压主回路与控制器之间采用光纤电缆连接，具有很高的通信速率和抗干扰能力，安全性好;变频器柜内的强电信号和弱电信号分开布置，避免了干扰;变频器对本体控制系统的就地控制柜无谐波影响。

⑥变频调速装置采用强迫风冷循环冷却方式和空调降温方式;冷却风机电源取自输入侧变压器，风机电源与控制电源分开取电;风机报警信号能远传到控制室;变频调速装置对环境温度进行监控，当温度超过变频器允许的环境温度时，变频器提供报警。

⑦变频器控制系统具有在线检测功能，运行中可监测并数字显示变频器输入电压、电流，输出电压、电流、频率、电机转速等参数以及其他需要显示的参数。

⑧变频调速装置对旁路柜内的一次元件具有自动控制和电气闭锁功能;对于一拖二配置方案所可能出现的所有运行方式，都可通过对旁路柜内的一次元件进行手动或自动操作来实现，同时，各一次元件间的互锁逻辑也由变频调速装置自身来完成。

⑨变频调速装置设有以下保护:过电压、过电流、欠电压、缺相保护、短路保护、超频保护、失速保护、变频器过载、电机过载保护、半导体器件的过热保护、瞬时停电保护等，并能联跳输入侧6kV开关。

⑩变频调速装置内置PLC，具有与机组DCS系统的通讯接口，并能以硬接线形式反馈变频调速装置的主要状态和故障报警信号。变频调速装置的I/O包含以下几种开关量信号和模拟量信号:

·模拟量输入:频率调节(转速给定)，采用4～20mA的直流电流形式;

·模拟量输出:变频器的输出电流频率，采用4～20mA的直流电流形式;

·开关量输入:起动、停止、复位，采用无源节点形式;

·开关量输出:变频器高压就绪、变频器运行、变频器故障、变频器停止、手动/自动转换等信号，采用无源节点形式。

3 改造效果

凝结水泵变频改造后，经济效益十分显著。

电动机额定参数:PN=1120kW，UN=6kV，IN=134.7A。根据日发电量，日平均负荷约为210MW，则未改变频运行时的功率为565.32kW;变频运行时，出口门全开，由变频器调节出口水压满足运行要求，其功率为220.83kW、每小时节电344.49kW·h、节电率约60.94%。

每台机组电机变频全年运行如按4000小时、电费按0.3273元/kW·h计，则全年节约电量约137.796万kW·h;2台机组全年节约电费约90.2万元;每吨标煤按500元计算，折合标煤约1804吨。

4 结论

国电重庆恒泰电厂对凝结水泵进行变频改造后，每两台凝结水泵共用一套变频系统，不仅降低了机组厂用电率，实现了节能降耗的目标，而且改善了机组的调节性能。经过一段时间的运行，机组各方面性能指标均达到较好的状态。

［1］方民辉，陈兰君，唐立滇.高压变频器在300MW机组凝结水泵上的应用［J］.云南电力技术.2006，(2).

［2］冯陪一，闫福岐，冯昌.凝结水泵变频节能改造［EB/OL］.http://www.gongkong.com/webpage/solutions/200805/2008051912194900002.htm，2008-05-19/2012-05-05.

［3］曾蓉.热工保护与顺序控制［M］.北京:中国电力出版社，2009.