國電重慶恒泰電廠凝結水泵變頻節能改造

成福群，劉建國，黃琪玲

(1.重慶電力高等專科學校，重慶400053;2.國電重慶恒泰發電有限公司，重慶400805)

0 引言

凝結水泵全稱“汽輪機凝結水泵”，用以將汽輪機凝結器中凝結的水從熱井抽出，經過加熱器打到除氧器里去，然后除氧器的水經過給水泵再進入鍋爐加熱，變為蒸汽去汽輪機做功，以完成汽—水—汽的循環。國電重慶恒泰發電有限公司裝機容量為2×300MW 燃煤機組，鍋爐選用 DG1025/18.2-Ⅱ4型、亞臨界參數、四角切圓燃燒方式自然循環汽包爐，單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、固態除渣露天Ⅱ型布置的燃煤鍋爐;汽輪機組為N300-16.7/537/537-8型亞臨界中間再熱兩缸兩排汽凝汽式汽輪機。機組的凝結水系統設計為中壓系統，配裝上海凱士比泵有限公司生產的筒袋型立式多級離心泵，每臺機配置2臺，其中1臺運行，1臺備用，驅動水泵的電機為湘潭電機廠制造。

凝結水泵采用定速運行，凝結水經凝結水泵升壓后流經軸加，通過主凝結水調節閥(即除氧器上水調整門，系統編號為C-1)和低加進入除氧器。調整主凝結水調節閥開度來調節凝結水量，維持除氧器水位穩定，滿足機組運行需要。另外凝結水還供給汽輪機低壓軸封汽減溫水用水，以及低壓旁路減溫、汽機低壓缸噴水減溫等用水。為防止機組低負荷運行時凝結水系統超壓和凝結水泵汽蝕，還設計有凝結水再循環管路，再循環調節閥C-2，配合C-1調整除氧器水位，維持系統運行正常壓力。

改造前存在的問題:凝結水泵設計選型時，余量留得較大，實際運行中效率較低，與設計指標差距較大，不能滿足機組經濟運行的要求。根據電力市場面臨的嚴峻形勢，對現有設備進行改造挖潛、力爭節能降耗已成為目前刻不容緩的工作。按照國電公司節能降耗的精神，利用1#機組大修的機會對凝結水泵進行變頻節能技術改造，以滿足經濟運行的要求。

1 變頻裝置與電動機一次接線方案

1.1 凝結水泵一次接線方案

國電重慶恒泰電廠2×300MW燃煤機組凝結水泵，進行變頻器改造后，每臺機組兩臺凝結水泵變頻調速系統與電動機采用如圖1所示“一拖二”方式。

圖1 一拖二連接示意圖

一臺變頻器可以輪流拖動兩臺電動機變頻運行:1#電動機可以經小車式真空接觸器KM2、KM5變頻運行，也可以經過KM1工頻運行;2#電動機可以經過KM3、KM6變頻運行，也可以經KM4工頻運行。其中 KM1與 KM2、KM5，KM4與 KM3、KM6實現電氣互鎖;KM2與KM3、KM5與KM6實現互鎖，確保一臺電動機不會同時處于變頻、工頻兩種運行狀態，一臺變頻器不會驅動兩臺電動機運行。

變頻器正常運行時只帶一臺電動機;當變頻器故障時，應立即退出本臺電動機，同時啟動另一臺電動機工頻運行。例如:當變頻器控制電機M1運行時，QF1、KM2、KM5 在合閘狀態，KM1、KM3、KM6 均處于檢修位置;當變頻器故障，KM2、KM5應立即跳閘，同時聯動QF2、KM4合閘，使電機M2立即進入工頻運行。

接觸器采用單柜布置，為保證安全，兩路電源回路的接觸器不能布置在相鄰位置，只能布置在功率單元柜、隔離變壓器、控制柜的兩側。QF1、QF2為原有開關，6kV接觸器采用中置式F+C單回路柜。

1.2 變頻器遠程監控

根據現場的實際情況，結合產品技術特點，變頻器就地采用觸摸屏控制，遠程采用DCS控制，在控制中心可實現對變頻器進行監控。變頻器與DCS及6kV進線開關之間的信號定義如下。

(1)用戶(DCS)→變頻器

(2)變頻器→用戶(DCS)

序號 名稱 邏輯要求 接口類型 用途13 KM2位置 合:開關已合開:開關斷開 干節點:常開 KM2合、斷信號14 KM3位置 合:開關已合開:開關斷開 干節點:常開 KM3合、斷信號15 KM4位置 合:開關已合開:開關斷開 干節點:常開 KM4合、斷信號16 KM5位置 合:開關已合開:開關斷開 干節點:常開 KM5合、斷信號17 KM6位置 合:開關已合開:開關斷開 干節點:常開 KM6合、斷信號18 變頻器運行頻率 4～20mA 模擬量 變頻器運行頻率模擬輸出19 電機電流 4～20mA 模擬量 電機電流模擬輸出20 變壓器溫度 4～20mA 模擬量 變壓器溫度

(3)變頻器→6kV開關

(4)6kV開關→變頻器

2 技術規范

恒泰電廠凝結水泵變頻裝置主要技術規范如下:

①變頻器配置方案:凝結水泵采用一拖二方式;電氣控制方式:具有就地柜控制和DCS遠方控制兩種方式;控制電源:變頻裝置自帶UPS電源;旁路系統:配置檢修旁路，當變頻器故障，任何一臺電機在任何時刻都可切換為工頻運行狀態，且變頻和工頻之間能實現無擾切換;當變頻器故障時，無需停機處理。

②變頻調速裝置的控制系統采用全數字微機控制，有很強的故障自診斷功能，具有完整的故障監測電路和精確的故障報警保護，能對所發生的故障類型及故障位置提供中文指示，能在就地顯示并遠方報警，便于運行檢修人員辨別和解決所出現的問題。

③變頻調速裝置具有就地監控和遠方監控方式，并可對其進行遠程/現場控制的切換。在就地監控方式下，通過變頻器上的液晶觸摸屏顯示，可進行就地人工啟停變頻器，調整轉速、頻率;就地控制窗口采用中文操作界面，功能和參數設定等均采用中文。

④變頻器無需濾波器就可輸出正弦電流和電壓波形，對電機沒有特殊的要求，電機不必降額使用;變頻器同時具有軟起動功能，沒有電機啟動沖擊引起的電網電壓下跌，可確保電機安全、長期運行。

⑤變頻器高壓主回路與控制器之間采用光纖電纜連接，具有很高的通信速率和抗干擾能力，安全性好;變頻器柜內的強電信號和弱電信號分開布置，避免了干擾;變頻器對本體控制系統的就地控制柜無諧波影響。

⑥變頻調速裝置采用強迫風冷循環冷卻方式和空調降溫方式;冷卻風機電源取自輸入側變壓器，風機電源與控制電源分開取電;風機報警信號能遠傳到控制室;變頻調速裝置對環境溫度進行監控，當溫度超過變頻器允許的環境溫度時，變頻器提供報警。

⑦變頻器控制系統具有在線檢測功能，運行中可監測并數字顯示變頻器輸入電壓、電流，輸出電壓、電流、頻率、電機轉速等參數以及其他需要顯示的參數。

⑧變頻調速裝置對旁路柜內的一次元件具有自動控制和電氣閉鎖功能;對于一拖二配置方案所可能出現的所有運行方式，都可通過對旁路柜內的一次元件進行手動或自動操作來實現，同時，各一次元件間的互鎖邏輯也由變頻調速裝置自身來完成。

⑨變頻調速裝置設有以下保護:過電壓、過電流、欠電壓、缺相保護、短路保護、超頻保護、失速保護、變頻器過載、電機過載保護、半導體器件的過熱保護、瞬時停電保護等，并能聯跳輸入側6kV開關。

⑩變頻調速裝置內置PLC，具有與機組DCS系統的通訊接口，并能以硬接線形式反饋變頻調速裝置的主要狀態和故障報警信號。變頻調速裝置的I/O包含以下幾種開關量信號和模擬量信號:

·模擬量輸入:頻率調節(轉速給定)，采用4～20mA的直流電流形式;

·模擬量輸出:變頻器的輸出電流頻率，采用4～20mA的直流電流形式;

·開關量輸入:起動、停止、復位，采用無源節點形式;

·開關量輸出:變頻器高壓就緒、變頻器運行、變頻器故障、變頻器停止、手動/自動轉換等信號，采用無源節點形式。

3 改造效果

凝結水泵變頻改造后，經濟效益十分顯著。

電動機額定參數:PN=1120kW，UN=6kV，IN=134.7A。根據日發電量，日平均負荷約為210MW，則未改變頻運行時的功率為565.32kW;變頻運行時，出口門全開，由變頻器調節出口水壓滿足運行要求，其功率為220.83kW、每小時節電344.49kW·h、節電率約60.94%。

每臺機組電機變頻全年運行如按4000小時、電費按0.3273元/kW·h計，則全年節約電量約137.796萬kW·h;2臺機組全年節約電費約90.2萬元;每噸標煤按500元計算，折合標煤約1804噸。

4 結論

國電重慶恒泰電廠對凝結水泵進行變頻改造后，每兩臺凝結水泵共用一套變頻系統，不僅降低了機組廠用電率，實現了節能降耗的目標，而且改善了機組的調節性能。經過一段時間的運行，機組各方面性能指標均達到較好的狀態。

［1］方民輝，陳蘭君，唐立滇.高壓變頻器在300MW機組凝結水泵上的應用［J］.云南電力技術.2006，(2).

［2］馮陪一，閆福岐，馮昌.凝結水泵變頻節能改造［EB/OL］.http://www.gongkong.com/webpage/solutions/200805/2008051912194900002.htm，2008-05-19/2012-05-05.

［3］曾蓉.熱工保護與順序控制［M］.北京:中國電力出版社，2009.