330MW供热机组电泵变频器改造计划研究

[摘 要]传统液力耦合器在低负荷率下效率低，文章对330MW供热机组的电泵变频器改造计划进行了研究，重点分析了通过高压变频调速技术提升节能效果的可行性。研究表明，通过变频调速技术可以显著提高水泵运行效率，降低年耗电量和运行成本。改造后，系统运行效率和稳定性大幅提升，达到了显著的节能降耗效果，提高了电厂的经济效益和运行可靠性。

[关键词]330 MW供热机组；电动给水泵；高压变频器；改造方案；液力耦合器

[中图分类号]TM621.7；TK323 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2024）06–0094–03

Study the Transformation Plan of 330 MW Electric Pump Inverter for Heating Unit

ZHOU Jiafu

[Abstract]Traditional hydraulic couplers have low efficiency at low load rates. This article studies the renovation plan of the electric pump frequency converter for 330MW heating units， with a focus on analyzing the feasibility of improving energy-saving effects through high-voltage frequency conversion speed regulation technology. Research has shown that frequency conversion speed regulation technology can significantly improve the efficiency of water pump operation， reduce annual power consumption and operating costs. After the renovation， the operational efficiency and stability of the system have been greatly improved， achieving significant energy-saving and consumption reduction effects， and improving the economic benefits and operational reliability of the power plant.

[Keywords]330 MW heating unit； electric feed pump； high voltage frequency converter； transformation scheme； hydraulic coupler

1 项目背景

实施电泵变频节能改造，可降低电泵年耗电量，降低年运行成本。而液力耦合器驱动调速电动给水泵，节电潜力较大，节能效果显著。原因是锅炉机组在按设计技术规范设计时，采用给水泵最大流量与液力耦合器相配套的液力耦合器，按汽轮机组最大进汽量的1.05～1.10倍计算锅炉机组最大连续蒸发量，使机组投入运行后产生最大连续蒸发量。但相关数据表明，即使在额定工况下运行，给水泵液力耦合器也已偏离额定工况10%左右，330 MW 机组近年来的年均负荷率一般在75%左右，液力耦合器的最高效率点为其额定工况点，偏离额定工况效率显著降低，这是液力耦合器在75%负荷率以下运行时效率低的最大弊端。由于其损耗大，操作中经常出现油温过高等异常现象。变频调速与液力耦合器调速效率比较如图1所示。

广东某电厂2010年4月投产的1号、2号机组，每台机组都安装了6 kV、6 400 kW高压电机驱动、两运一备运行的3台电力给水泵。根据锅炉运行情况，根据工况变化，需要相应调整水量。改造前，水泵转速的调整主要是通过电动给水泵液力耦合器的变化来实现调整水量的变化，但这样做会损失大量的能量，因此，水泵的液力耦合器可以通过电动给水泵液力耦合器的变化来实现调整水量的变化。因此，考虑采用高压变频调速技术，对除氧机的水位进行自动调节。

2 可行性设计水泵变频器方案

电动给水泵液耦改造方案如下。

（1）多功能液力耦合器改装设计方案。液力耦合器的具体改造方法是将液力耦合器调速方法进行改造，解除液力耦合器输入轴驱动主油泵供油方式，改为液力耦合器外油系统，增加2台电动机主油泵，1 台运转1台备用，2台主油泵分别由 380 V工作工段和保安工段供电，液力耦合器原有的监视、控制、冷却系统不动，液力耦合器输入轴驱动主油泵输入液力耦合器，在实现这一改造后，有两个作用：①液力耦合器在工频运行时可调速；②液力耦合器在变频调速运行时恒定高效运行。两种功能可以互相转换液力耦合器在工作频率（改造后新增加）的调速功能。

有了以上功能，A、B、C 3种给水泵的液力耦合器全部改造成工变频切换型液力耦合器，再加上与给水泵电动机相配套的两个高压变频器及相应的隔离开关，A、B、C 3种电动给水泵通过变频二拖三运转模式的切换就可以实现，这样的运转模式既方便又灵活，在工作中通过切换（也相应切换耦合器调速方式），不仅方便给水泵定时切换运转，还可以互相备用。2台变频调速泵运转，1台液力耦合器调速泵备用，这是一种正常的运转模式。

（2）增速齿轮箱改造设计方案。齿轮箱改造设计方案可分为两种：①将现有液力耦合器直接替换为即将拆除的液力耦合器，同时新增与润滑油站配套的全新增速齿轮箱方案。②将现有的液力耦合器内改造成齿轮箱，并配套相关的辅助油泵和润滑油泵方案。对于运行中的设备改造，基础施工难以进行，设备费用和基础改造费用较高，更换定制式增速箱变频调速水泵方案如图2所示，此方案施工难度较大，造价较高，不可取。

方案比较见表1。

3 前置泵改造设计方案

前置泵运行方案为工变频率切换，由给水泵电动机同轴驱动。通过给水泵电机同轴驱动工变频率切换运行，使原前置泵不动，既可以节约改造投资，又可以减少前置泵的耗电量，适应电动给水泵改造的最佳方案——多功能液力耦合器。

330 MW机组电动给水泵的前置泵，由于设计、安装、使用方便、习惯等原因，采用给水泵电动机同轴驱动。因为前置泵在液力耦合器调速时，变速运行并不方便，因为前置泵之前设计的是同轴定速模式，所以单独驱动的电动机必须由给水泵电动机同轴驱动定速运行才能省下来。当前需要前置泵变速运行，以实现多功能液力耦合器电动给水泵。其关键在于前置泵扬程所能提供的有效汽蚀剩余量，在变速工况下，不论转速高低，始终高于给水泵必要的汽蚀余量。将水泵电机改为变频器运转时，前置泵也改为在满足NPSHANPSHR 的情况下同时变频器运转，既安全可靠又经济实惠。

4 小间距变频器通风散热设计方案

空水冷却系统的工作原理：从变频器出来的热风，经通风管道排入内有固定水凝管道的暖气片中，通过温度在33℃以下的冷水在暖气片中（若水温高于此值，则配置冷却螺杆机组，用于水温降低后先使用），经过散热片后，热风将热量传递给冷水，变成散热片中吹出的冷风，由循环冷却水将热量带走，从而确保变频器控制室内不高于40℃的环境温度。

空冷器的安装要求一定要在密闭的环境下进行。流入空冷器的水为循环水，要求循环水pH值为中性，且不存在腐蚀和破坏铜铁的杂质，为保护设备，一般进水水压为 0.25～0.3 MPa，进水温度≤33℃。

冷却器安装在室外的变频装置中，冷却介质为工业水，过滤装置为不锈钢；变频器室留出进风口1个，冷却系统风道A、B处留出活动孔板2个，便于检修水冷装置风扇时将风道拆掉。同时散热风扇是冗余配置，在检修水冷装置风扇时，变频柜的逆风风扇可以满足对系统的要求。

变频器通过空水冷却装置产生的热量进行换热，变频室内热风通过风道和增压风扇引向室外，冷风通过空水冷换器进行换热后再送回变频器室内，以达到降温的效果，变频器通过空水冷却装置产生的热量通过风道和增压风扇引向室外。

单路变频器发热约220 kW，采用两套160 kW空水冷装置进行换热。

由于厂区提供的水温不能达到指定要求，因此配置溴化锂机组给空水冷装置提供所需冷却水。

溴化锂冷却机组系统结构包括主要部件组成，如发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器和热交换器，以及辅助部件，如屏蔽泵（溶液泵、冷剂泵）、真空泵、抽气系统和高级自动控制系统。

5 结束语

文章采用同轴驱动的方式，供前置泵和给水泵使用的系统；耦合器最优化的是与“主回路手动一拖一方案”相配套的“多功能液力耦合器”，已实施改造项目实例最多、使用效果反馈最好，设计方案采用前置泵和给水泵为同轴驱动的“多功能液力耦合器”与“主回路手动一拖一方案”相配套的“多功能液力耦合器”与“主回路手动一拖一”。

参考文献

[1] 李军红，吕平，冯红涛.300 MW机组给水泵变频改造后控制策略优化[J].热力发电，2015，44（10）：119-123.