給水泵的技改創新

徐芝敏

（平頂山市瑞平煤電有限公司德平熱電廠，河南 平頂山467000）

1 變頻器節能原理

變頻器節能原理：根據泵與風機的相似定律可知，泵的功率與轉速的三次方成正比，即：P1/P2=（n1/n2)3

因此，降低泵的轉速，泵的功率就會下降很多。比如說，將泵的頻率由50Hz降低到40Hz,那么功率：

即：功率就降低為原來的51.2%，節能效果明顯。利用變頻技術，調整電機的供電頻率，使電機得到任意轉速。

2 變頻調速和液耦調速比較

從設備特性上比較：給水泵變頻調速技術與原有的液力耦合器調速技術有著更多的優勢。變頻調速技術特點：（1）速度控制范圍寬可在1%-100%之間進行調節。（2）調節精度可達到±0.5%。（3）整機效率97%，功率因數0.95以上。（4）具有產業網絡及通訊接口，便于實現閉環自動控制，且保護功能完善。（5）使用壽命長，故障率低，維護量小。（6）節電率高，與液力耦合器比較節電率可達20%以上。（7）沒有液力偶合器高轉速丟轉現象。（8）軟啟動軟停止，可延長電機使用壽命。

液力耦合器技術特點：（1）轉差功率損耗大，變為熱量通過油水冷卻系統散發掉。（2）安裝在電動機和給水泵之間，需要堅固的基礎。（3）壓力油系統、勺管調節系統維護量大。（4）電動機定速運行，啟動時沖擊電流較大影響電機使用壽命。（5）高速情況下，由于轉差率影響丟轉3%左右。（6）耦合器效率一般較低，額定轉速下94%，變速條件下，隨轉速降低而降低，變化很大。

上述兩種調速技術的對比來看，給水泵變頻調速技術有著更多優勢，特別是節能優勢，同時液力耦合器復雜的輔助系統已經多次由于勺管卡澀和工作油運行溫度高等，引起給水泵故障導致發電機組的汽包水位保護動作。

從運行效率上比較：瑞平電廠的兩臺150MW汽輪機組給水泵配套的液力耦合器的額定轉速，都是和給水泵的額定出力相配套的。就液力偶合器本身而言，應該長期處于高轉速比下工作，才能獲得最佳經濟效益。但設計上給水泵的最大出力為鍋爐最大連續蒸發量的110%，是高于機組的額定出力需要的，正常運行中150MW機組由于負荷分配和調峰等因素影響，經常偏離額定負荷運行，年平均負荷率一般在65%-75%左右。運行中的給水泵的工作點，是遠離最佳工作點的，隨著負荷率的降低，液力偶合器的效率明顯降低，負荷率75%時，液力偶合器效率為73%，負荷率70%時，液力偶合器效率為68%，負荷率65%時，液力偶合器效率為63%，分別與最高效率點相差24%、29%、34%。可見，液力偶合器調速方式，在偏離額定工況時，由于液力偶合器轉速比隨負荷率相應變化，所造成的效率降低，而引起的能耗增加非常可觀。在不同負荷率下，變頻調速與液力耦合器調速效率的差別可明顯看出，變頻調速型效率比液力耦合器調速效率高出很多，有著顯著的節能潛力。

瑞平電廠的兩臺150MW機組給水泵配套液力偶合器，均為增速型液力偶合器。主要由兩部分組成，一是增速齒輪，這一部分的作用是把電動機的額定轉速升高至給水泵額定工況的運行轉速；二是泵輪、渦輪和工作油系統，其作用是通過勺管調節循環油，改變耦合器內部的充油量，從而調節渦輪轉數，實現輸出轉速的無級調速。

3 變頻調速系統主回路技改

變頻調速系統采用手動一拖一方案。基本原理：此方案是手動旁路的典型方案。原理是由3個高壓隔離開關QS41、QS42、和QS43和高壓開關QF、電動機M組成。要求QS42和QS43之間存在機械互鎖邏輯，不能同時閉合。變頻運行時，QS43斷開，QS41和QS42閉合；工頻運行時，QS41和QS42斷開，QS43閉合。高壓開關QF、電動機M為現場原有設備。

4 油系統的技改創新

給水泵不改變原有電動機型式，將耦合器輸出轉速至于最大值，由電機變速后經耦合器增速后驅動給水泵，此方式僅需要拆除耦合器主油泵及輔助油泵，新增兩臺電動供油泵，需重新設計油系統。給水泵油系統新設計圖如下：瑞平電廠原給水泵的工作油泵與潤滑油泵均為同軸泵，因定速電機變為變速電機，給水泵的工作油泵與潤滑油泵必須拆除，同樣要拆除輔助油泵。對給水泵的外置供油泵選擇為300L/min流量的電機。原因是在未技改前給水泵的潤滑油和工作油運行流量實測共是240L/min，但液偶入口有一回油流量未計算，故須選擇較大的供油泵滿足整個油系統的供油量。

5 給水泵熱工邏輯修改

邏輯取消：

給水泵潤滑油壓高0.3MPa聯停輔助油泵。

給水泵高壓開關合閘，聯開給水泵出口電動門。

給水泵高壓開關分閘，勺管關至5%。

給水泵潤滑油冷油器出口油溫高60℃跳給水泵。

給水泵工作油冷油器入口油溫高130℃跳給水泵。

給水泵聯鎖開關修改：

給水泵聯鎖投入時，若給水泵高壓開關跳閘或給水泵變頻器跳閘，聯啟另臺給水泵變頻器，變頻器指令自動加至40%。

邏輯加入：

輔助油泵聯鎖開關投入時，主潤滑油泵跳閘或給水泵各軸承潤滑油進油壓力低0.1MPa聯起輔助油泵。

給水泵高壓開關或給水泵變頻器跳閘，聯關給水泵出口電動門。

給水泵聯鎖投入，聯開給水泵出口電動門、給水泵勺管開至95%。

（備注:投入給水泵聯鎖前，先啟動相應供油泵，檢查工作油壓、潤滑油壓正常后，手動對給水泵高壓開關合閘。此時才能投入給水泵聯鎖。）

給水泵軸承、給水泵電機軸承溫度高90℃保護跳泵邏輯不變。

就地設定給水泵變頻器頻率低限為10%（5Hz）。

供油泵聯鎖開關修改：

#1供油泵聯鎖開關投入時，#2供油泵跳閘或停止或潤滑油母管低0.12MPa聯啟#1供油泵。

#2供油泵聯鎖開關投入時，#1供油泵跳閘或停止或潤滑油母管低0.12MPa聯啟#2供油泵。

給水泵熱備用條件修改：

1）各軸承潤滑油進油壓力大于0.12MPa

2）密封水壓力合適

3）給水泵無保護跳閘信號

潤滑油壓低跳給水泵保護修改：

給水泵潤滑壓低0.08MPa，延時5秒，若仍低于0.08MPa，跳閘給水泵。

6 經濟效益

兩臺機組帶同樣負荷進行了變頻調速泵與液力偶合器調速泵耗電量對比試驗。得出在年平均負荷率75%的運行工況下,給水泵變頻調速運行 ,其節電率為:21%。由統計資料得知,給水泵耗電量占發電量的2.5%,占生產廠用電率的近30%。瑞平電廠目前裝機容量為30萬千瓦，按照年運行7000h計算，年可發電20億千瓦時，則年節電為200000萬千瓦時×2.5%×21%=1050萬千瓦時。