火电厂凝泵变频改造设计研究

刘姝颖

摘 要：随着社会的发展，我国经济受到环境污染和能源短缺这些因素的严重制约，并且我国政府已经认识到了环保与资源在社会中的重要性，同时对于建设友好型节约资源环境社会制定了相应的政策方针。在火力发电厂中的各类辅助机械设备中，水泵和风机则是占了很大的部分，且这些设备普遍存在大马拉小车的现象，运行效率低，大量能源在终端利用中被浪费掉。其中，火力发电厂凝结水泵的节能很值得关注，本文就火电厂凝泵变频改造设计进行研究分析。

关键词：火电厂 凝泵变频改造 设计

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（a）-0113-02

如今在我国的电源结构中，火电装机容量占74%，发电量占80%。在这个基础之上对于国内火电厂的火电机组及其辅机设备的节能改造是极其重要的。这其中风机水泵类设备占了大部分，另外随之而来的火电机组调峰力度逐步加大，这些机组的负荷变化范围非常大，所以得进行实时调节风机水泵的流量从而适应机组负荷的变化。现在调节流量的方式大部分都是节流阀调节，这种调节流量的方式无法大范围地调节电动机的输出功率，因此浪费了大量的能源。随着能源危机的逐步迫近，能源在人们的意识中也越来越重要，所以我国在电力行业的改革必须适应新形势逐步的深化，对火电厂机组及其辅机设备的节能改造迫在眉睫。

1 高压变频应用状况

高压变频技术在1995年取得实质性进展后，开始在工业领域中得到实际应用。2000年以后，高压变频技术在国内电力行业中广泛应用，开始形成市场规模，成为电气传动领域新的增长点。随着成套服务概念的认识与实践的深入，高压变频应用技术的发展路线逐步确定：高压变频应用控制技术和高压变频环境控制技术两条主要发展路线。自2007年初确定下来后，一直延续到现在，并且得到不断的充实和完善，技术延伸和产品线扩展为客户提供了灵活、多样、更为有效的系统化节能解决方案。高压变频环境控制技术的研究，已经由起初简单的环境冷却，逐步延伸到解决包括温度在内的、湿度、粉尘、环境安全、空间运用以及环保节能等一系列的具体技术内涵。

对于单项技术的研究，也不再仅仅局限于0～40℃的运行温度这么简单，而是深入到什么样的温度、湿度条件下设备能够发挥最佳性能，设备部件的运行工况最好、使用寿命最长、老化速度最慢，粉尘浓度对设备运行稳定性的影响等等一系列细致入微的技术端倪中来。

被广泛推广和应用的高压变频协调控制技术，则是高压变频应用控制系统研究发展出来的重要技术理论之一。它的理论研究和技术实现为提高高压变频应用项目的系统安全、可靠性、稳定性，避免设备非停影响连续生产，以及提高系统效率，优化系统运行工艺，保障项目更高节能指标方面发挥了重要作用。通过对火电厂中变频器的应用情况的统计分析，我们发现高压变频在电厂中的应用逐渐向大机组、大功率方向发展。这也同时表明，高压变频技术在安全、可靠性方面已得到认可，同时也说明高压变频器的确能带来巨大的节能效益。因为凝聚泵变频改造早先主要见诸于200 MW以下机组的低压变频节能改造项目应用，因此，变频技术在凝聚水系统中的应用不存在应用方面的技术门槛。当高压变频技术走向成熟之时，凝聚泵方面的节能改造同样受到用户的青睐和认可。市场的开发和应用与高压变频在引风机上的应用几乎同步推进。但是，因为市场容量和应用推广等诸多因素的原因；应用情况并没有引风机显著。

2 现场工况及存在的问题

某发电有限责任公司一期投产的两台超临界6 kV/1000 kW机组，由于凝结水泵设计扬程余量较大，调整门节流调节时压降大，额定负荷时调整门节流扬程占整个泵扬程的36.06%，低负荷时节流更加严重，为此进行了变频改造此次凝结水泵系统的变频改造采用一拖二手动旁路方案。

凝泵变频器的配置方式一般分为“一拖一”和“一拖二”两种。在“一拖一”方式下凝泵与变频器一一对应，此时可以采用两台变频泵互为备用或是仅采用一台变频泵作为主用泵、另一台工频泵处于热备用方式；而“一拖二”方式下单元机组仅配置一台变频器，运行/备用凝泵分别处于变频 /工频运行方式，这样可以定期对主/备用凝泵进行切换操作以保持两台凝泵的使用寿命大致相当。此时需要在两组切换机构间设置切换互锁装置，防止在机组运行时进行运行方式人工切换时引发的误操作。。

交流高压电机的直接起动会产生巨大的电流冲击和转矩冲击，在很短的起动过程中，转子笼型绕组及阻尼绕组将承受很高的热应力和机械应力，致使笼条的端环断裂。而且能造成定子绕组绝缘的机械损伤和磨损，从而导致定子绕组绝缘击穿。直接起动时的大电流还会引起铁芯振动，使铁芯松驰，引起电机发热增加。由于变频器可以做到起动转矩高且平滑无冲击，对延长电动机的使用寿命，减少对电网的冲击，保证机组正常运行是很有必要的。

3 凝结水泵变频器安装位置的确定

4 运行分析

由于凝结水泵在设计时留有很大余量，实测结果50%负荷时节能率为70%，满负荷时节能率也达15%。节能效果十分明显。同时，电机变频启动时，启动电流平稳上升，电机启动非常平稳。

5 应用分析

此次600 MW超超临界机组凝结水泵系统经过高压变频改造后投入运行，其各项测试性能指标良好，两个调整门截流噪音及振动明显减小，全年平均节电率为57%，节能效果十分明显，改造非常成功。

6 结语

利用高压变频器对凝结泵电机进行变频控制，实现给水流量的变负荷调节。这样，不仅解决了控制阀调节线性度差、纯滞延大等难以控制的缺点，而且提高了系统运行的可靠性；更重要的是减小了因调节阀门孔口变化造成的压流损失，减轻了控制阀的磨损，降低了系统对管路密封性能的破坏，延长设备的使用寿命，维护量减小，改善了系统的经济性，节约能源，为降低电厂厂用电率提供了良好的途径。

参考文献

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