摘 要： 本文著重介紹國產(chǎn)單元串聯(lián)多電平結(jié)構(gòu)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在漳山發(fā)電公司2＃機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)的應(yīng)用情況，并對其改造前后的節(jié)電情況進(jìn)行了對比,。結(jié)果表明,，在電廠主輔機(jī)設(shè)備上采用國產(chǎn)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)施變頻節(jié)能改造切實(shí)可行，具有投資省,，見效快等特點(diǎn),，為降低廠用電率具有積極意義。

關(guān)鍵詞： 國產(chǎn)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng) 凝結(jié)水泵 應(yīng)用
　　
1.前言：

　　漳山電廠位于山西省長治市,，始建于2002年，目前擁有兩臺裝機(jī)容量各為300MW的直接空冷機(jī)組,。凝結(jié)水系統(tǒng)配裝上海凱士比泵業(yè)有限公司制造的 NLT350-400×6型凝結(jié)水泵,，凝結(jié)水泵電機(jī)為湘潭電機(jī)廠制造的YLKS500-4型，高壓變頻器為北京利德華福電氣技術(shù)有限公司制造的 HARSVERT-A06/130系列,。目前在已投運(yùn)的大型火電機(jī)組中,，凝結(jié)水泵采用100%容量、一用一備的配備模式,，除氧器水位依靠上水調(diào)門開度控制,，節(jié)流損失大。隨著高壓變頻調(diào)速裝置可靠性的提高,，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,，眾多發(fā)電企業(yè)對凝結(jié)水泵進(jìn)行了變頻改造。在實(shí)際改造中,，對控制方案的要求主要是變頻凝結(jié)水泵運(yùn)行中事故跳閘,，備用泵工頻聯(lián)啟后凝結(jié)水壓力陡增，除氧器水位,、凝結(jié)水其它用戶的控制必須在要求范圍內(nèi)波動,。本文就山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司#2機(jī)組凝結(jié)水泵變頻改造的實(shí)際情況，對上述問題作一番探討,。 
　　
2.凝結(jié)水泵的運(yùn)行工況

　　在汽輪機(jī)低壓缸內(nèi)做功的蒸汽在空冷島冷卻凝結(jié)之后,，集中在凝結(jié)水箱中，凝結(jié)水系統(tǒng)的作用是通過凝結(jié)水泵及時的把凝結(jié)水送至除氧器中,，維持除氧器水位平衡,。保證凝結(jié)水泵連續(xù),、穩(wěn)定運(yùn)行是保障電廠發(fā)電機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一,，凝結(jié)水系統(tǒng)如圖1所示,。

　　凝結(jié)水泵電機(jī)為6kV/1120kW電機(jī)，設(shè)計時有一定裕量,，每臺機(jī)組配備二臺凝結(jié)水泵,，一臺運(yùn)行，一臺備用,。通過對機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)和凝結(jié)水泵運(yùn)行方式,、動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究分析，提出一拖二自動工/變頻切換控制方案,。由于凝結(jié)水泵屬一用一備運(yùn)行方式,，因此采用一拖二方案可以提高變頻設(shè)備的利用率，保證系統(tǒng)具有良好的節(jié)能效果,。另一方面,，凝結(jié)水泵具有定期設(shè)備輪換的制度，為降低系統(tǒng)操作的難度,，系統(tǒng)采用高壓開關(guān)等自動切換裝置,，從而，使得系統(tǒng)操作簡便,、安全可靠,。具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖2所示：
　　
          

　　凝結(jié)水泵變頻改造前，除氧器水位是通過改變凝結(jié)水泵出口調(diào)整門的開度進(jìn)行的,，調(diào)節(jié)線性度差,，調(diào)整門存在較大的節(jié)流損失。同時由于頻繁的對調(diào)整門進(jìn)行操作,，導(dǎo)致閥門的可靠性下降,，影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行（我公司1#機(jī)組曾發(fā)生三次調(diào)整門機(jī)械故障）。

　　改造為高壓變頻器后,，凝結(jié)水泵出口閥門處于全開位置（同時根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況可將旁路門打開,，可進(jìn)一步降低凝結(jié)水系統(tǒng)的節(jié)流損失），僅在倒泵過程中由凝結(jié)水母管調(diào)整門來控制除氧器水位,，正常運(yùn)行時通過調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率改變凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速,，達(dá)到調(diào)節(jié)出口流量控制除氧器水位的目的，滿足運(yùn)行工況的要求,，圖 3為凝結(jié)水控制方案,。

 
　　在圖3中，采用雙回路控制,，主要是考慮調(diào)整門調(diào)節(jié)特性與變頻器存在較大差異,，單一控制回路的調(diào)節(jié)效果不好,；通過變頻運(yùn)行后的實(shí)際效果，這種控制回路設(shè)計調(diào)節(jié)特性很好,，兩套回路切換平穩(wěn),。
　　
3 改造中遇到的問題和解決的辦法

　　（1）高壓變頻調(diào)速凝結(jié)水泵運(yùn)行時上水調(diào)整門打開,，利用改變凝結(jié)水泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)除氧器水位造成凝結(jié)水壓力較低,，最大不超過2.8MPa。運(yùn)行中凝結(jié)水壓力隨負(fù)荷降低而下降,，為了保證其它設(shè)備所需凝結(jié)水的壓力,，設(shè)定變頻調(diào)速系統(tǒng)的最低轉(zhuǎn)速為30Hz，對應(yīng)凝結(jié)水泵的出口壓力為1.2Mpa,，修改減溫水壓力低保護(hù)關(guān)低旁邏輯,。

　　（2）由于變頻凝結(jié)水泵用改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)使得凝結(jié)水壓力低,，而定速凝結(jié)水泵仍為上水門調(diào)整,、凝結(jié)水壓力很高，運(yùn)行一旦發(fā)生變頻凝結(jié)水泵跳閘備用定速凝結(jié)水泵啟動后凝結(jié)水壓力,、流量突然增大對除氧器水位造成很大的影響,。針對此問題將控制邏輯修改為當(dāng)變頻泵或者變頻泵高壓開關(guān)事故跳閘，且發(fā)出聯(lián)啟定速泵的指令時,，程序發(fā)出一個與汽輪機(jī)調(diào)速級壓力具有函數(shù)關(guān)系的預(yù)置指令加到除氧器上水調(diào)整門，立即將上水調(diào)整門關(guān)至一定位置并且程序強(qiáng)制將調(diào)整門投入“自動”進(jìn)行調(diào)節(jié)除氧器水位,，圖4為#21凝結(jié)水泵變頻跳閘后,，#22備用工頻凝結(jié)水泵聯(lián)鎖啟動后水位與除氧器水位調(diào)整門的變化趨勢圖，在切換過程中,，除氧器水位波動在正負(fù)20mm以內(nèi),。

　　（3）運(yùn)行變頻凝結(jié)水泵跳閘備用定速凝結(jié)水泵聯(lián)鎖啟動后凝結(jié)水壓力突然升高對凝結(jié)水供其它輔助設(shè)備影響很大,，特別是給水泵機(jī)械密封冷卻水系統(tǒng),，由于給水泵機(jī)械密封冷卻水差壓一般維持在0.1MPa。針對此問題在給水泵機(jī)械密封冷卻水調(diào)整門上預(yù)置一個與汽輪機(jī)調(diào)速級壓力具有函數(shù)關(guān)系的指令,，當(dāng)備用工頻凝結(jié)水泵聯(lián)鎖啟動后將該指令輸出至給水泵機(jī)械密封冷卻水調(diào)整門,，延時一段時間后系統(tǒng)切換至給水泵機(jī)械密封水差壓自動調(diào)整回路。

　?。?）凝結(jié)水泵再循環(huán)調(diào)整門是為了保證凝結(jié)水系統(tǒng)在低流量時凝結(jié)水泵在安全工作區(qū)內(nèi)運(yùn)行的,，該控制回路的被調(diào)量是凝結(jié)水泵出口母管壓力，當(dāng)凝結(jié)水泵采用變頻調(diào)速系統(tǒng)后,，轉(zhuǎn)速越低,，出口壓力越低,，為了保證凝結(jié)水泵的安全，防止泵體汽蝕,，在再循環(huán)調(diào)整門的控制指令輸出上疊加一個與除氧器水位調(diào)整門具有函數(shù)關(guān)系的指令,，當(dāng)在變頻運(yùn)行時，控制再循環(huán)調(diào)整門開度,。
　　
4．改造后的運(yùn)行措施 

　　改造后變頻凝結(jié)水泵長期運(yùn)行,，定速凝結(jié)水泵只作備用。為了保證變頻凝結(jié)水泵安全的運(yùn)行,，定速凝結(jié)水泵處于良好的備用,，以及凝結(jié)水供給其它輔助設(shè)備的安全運(yùn)行，制定以下運(yùn)行措施,。

　?。?）正常運(yùn)行時變頻凝結(jié)水泵運(yùn)行、定速凝結(jié)水泵投入備用,，上水調(diào)整門開度控制在90%—97%,，利用變頻凝結(jié)水泵的變頻器對除氧器水位進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。低負(fù)荷時可以關(guān)小上水調(diào)整門維持凝結(jié)水壓力不低于1.2 Mpa,，凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速不低于900r/min,，確保變頻凝結(jié)水泵和凝結(jié)水供給其它輔助設(shè)備的安全運(yùn)行。

　?。?）每月定期對凝結(jié)水泵進(jìn)行切換運(yùn)行,，以保證備用凝結(jié)水泵處于良好狀態(tài)。

　?。?）機(jī)組啟動,、停止過程中可以將變頻凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速控制在某一值，采用除氧器水位調(diào)整門調(diào)節(jié),，不但使除氧器水位穩(wěn)定而且可以保證其他輔助設(shè)備有足夠壓力的冷卻水,，如低壓旁路減溫水、疏水?dāng)U容器減溫噴水,、低壓缸減溫噴水等,。
　　
5.節(jié)能效果（變頻器運(yùn)行后檢測）

（1）節(jié)約廠用電效果顯著

　　現(xiàn)場截取變頻改造前后的2＃機(jī)組實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄，對本機(jī)改造前后的電流進(jìn)行比較,，可以比較直觀的反映進(jìn)行變頻改造后節(jié)能情況,，如表1所示。

　　表2是某半個月的電能統(tǒng)計,，做一個同類機(jī)組的橫向比較,，可以看出凝泵用電減少許多。

　　以每臺機(jī)組年運(yùn)行300天計算,，使用變頻器可節(jié)約廠用電242萬kW•h,，按照0.25元/kW•h計算,折合人民幣60.5萬元,。

（2）減少電機(jī)啟動時的電流沖擊

　　電機(jī)直接啟動時的最大啟動電流為額定電流的7倍；星角啟動為4－5倍,；電機(jī)軟啟動器也要達(dá)到2.5倍,。觀察變頻器啟動的負(fù)荷曲線，可以發(fā)現(xiàn)它啟動時基本沒有沖擊,，電流從零開始,，僅是隨著轉(zhuǎn)速增加而上升，不管怎樣都不會超過額定電流,。因此凝泵變頻運(yùn)行解決了電機(jī)啟動時的大電流沖擊問題,，消除了大啟動電流對電機(jī)、傳動系統(tǒng)和主機(jī)的沖擊應(yīng)力,，大大降低日常的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用,，圖6為凝結(jié)水泵變頻啟動電流趨勢圖（初始轉(zhuǎn)速900r/min）。

（3）延長設(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,，延長了軸承的壽命。同時有關(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，凝泵使用費(fèi)用自然就降低了,。

（4）降低噪音

　　我公司凝結(jié)水泵改用變頻器后,，降低水泵轉(zhuǎn)速運(yùn)行的同時，噪音大幅度地降低,，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低60%時,，凝結(jié)水泵附近1.5m噪音水平測試85dB,比工頻運(yùn)行時的110dB減少25dB。同時消除了停車和啟動時的打滑和尖嘯聲,，克服了由于調(diào)整門線性度不好，調(diào)節(jié)品質(zhì)差,，引起管道錘擊和共振,，造成凝結(jié)水系統(tǒng)上水管道強(qiáng)烈震動的缺陷，凝結(jié)水泵的運(yùn)行工況得到明顯改善,。
　　
6.總結(jié)

　　高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在凝結(jié)水系統(tǒng)中的成功應(yīng)用,，以其顯著的節(jié)能效果和良好的系統(tǒng)響應(yīng)和控制品質(zhì)，充分說明在火電廠發(fā)電機(jī)組主輔機(jī)設(shè)備中采用高壓變頻調(diào)速技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景和拓展空間,，對提高企業(yè)競爭力,、降低發(fā)電成本具有積極意義。
　　
參考文獻(xiàn)：

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