火電廠凝泵變頻改造設計研究

劉姝穎

摘 要：隨著社會的發展，我國經濟受到環境污染和能源短缺這些因素的嚴重制約，并且我國政府已經認識到了環保與資源在社會中的重要性，同時對于建設友好型節約資源環境社會制定了相應的政策方針。在火力發電廠中的各類輔助機械設備中，水泵和風機則是占了很大的部分，且這些設備普遍存在大馬拉小車的現象，運行效率低，大量能源在終端利用中被浪費掉。其中，火力發電廠凝結水泵的節能很值得關注，本文就火電廠凝泵變頻改造設計進行研究分析。

關鍵詞：火電廠 凝泵變頻改造 設計

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（a）-0113-02

如今在我國的電源結構中，火電裝機容量占74%，發電量占80%。在這個基礎之上對于國內火電廠的火電機組及其輔機設備的節能改造是極其重要的。這其中風機水泵類設備占了大部分，另外隨之而來的火電機組調峰力度逐步加大，這些機組的負荷變化范圍非常大，所以得進行實時調節風機水泵的流量從而適應機組負荷的變化。現在調節流量的方式大部分都是節流閥調節，這種調節流量的方式無法大范圍地調節電動機的輸出功率，因此浪費了大量的能源。隨著能源危機的逐步迫近，能源在人們的意識中也越來越重要，所以我國在電力行業的改革必須適應新形勢逐步的深化，對火電廠機組及其輔機設備的節能改造迫在眉睫。

1 高壓變頻應用狀況

高壓變頻技術在1995年取得實質性進展后，開始在工業領域中得到實際應用。2000年以后，高壓變頻技術在國內電力行業中廣泛應用，開始形成市場規模，成為電氣傳動領域新的增長點。隨著成套服務概念的認識與實踐的深入，高壓變頻應用技術的發展路線逐步確定：高壓變頻應用控制技術和高壓變頻環境控制技術兩條主要發展路線。自2007年初確定下來后，一直延續到現在，并且得到不斷的充實和完善，技術延伸和產品線擴展為客戶提供了靈活、多樣、更為有效的系統化節能解決方案。高壓變頻環境控制技術的研究，已經由起初簡單的環境冷卻，逐步延伸到解決包括溫度在內的、濕度、粉塵、環境安全、空間運用以及環保節能等一系列的具體技術內涵。

對于單項技術的研究，也不再僅僅局限于0～40℃的運行溫度這么簡單，而是深入到什么樣的溫度、濕度條件下設備能夠發揮最佳性能，設備部件的運行工況最好、使用壽命最長、老化速度最慢，粉塵濃度對設備運行穩定性的影響等等一系列細致入微的技術端倪中來。

被廣泛推廣和應用的高壓變頻協調控制技術，則是高壓變頻應用控制系統研究發展出來的重要技術理論之一。它的理論研究和技術實現為提高高壓變頻應用項目的系統安全、可靠性、穩定性，避免設備非停影響連續生產，以及提高系統效率，優化系統運行工藝，保障項目更高節能指標方面發揮了重要作用。通過對火電廠中變頻器的應用情況的統計分析，我們發現高壓變頻在電廠中的應用逐漸向大機組、大功率方向發展。這也同時表明，高壓變頻技術在安全、可靠性方面已得到認可，同時也說明高壓變頻器的確能帶來巨大的節能效益。因為凝聚泵變頻改造早先主要見諸于200 MW以下機組的低壓變頻節能改造項目應用，因此，變頻技術在凝聚水系統中的應用不存在應用方面的技術門檻。當高壓變頻技術走向成熟之時，凝聚泵方面的節能改造同樣受到用戶的青睞和認可。市場的開發和應用與高壓變頻在引風機上的應用幾乎同步推進。但是，因為市場容量和應用推廣等諸多因素的原因；應用情況并沒有引風機顯著。

2 現場工況及存在的問題

某發電有限責任公司一期投產的兩臺超臨界6 kV/1000 kW機組，由于凝結水泵設計揚程余量較大，調整門節流調節時壓降大，額定負荷時調整門節流揚程占整個泵揚程的36.06%，低負荷時節流更加嚴重，為此進行了變頻改造此次凝結水泵系統的變頻改造采用一拖二手動旁路方案。

凝泵變頻器的配置方式一般分為“一拖一”和“一拖二”兩種。在“一拖一”方式下凝泵與變頻器一一對應，此時可以采用兩臺變頻泵互為備用或是僅采用一臺變頻泵作為主用泵、另一臺工頻泵處于熱備用方式；而“一拖二”方式下單元機組僅配置一臺變頻器，運行/備用凝泵分別處于變頻 /工頻運行方式，這樣可以定期對主/備用凝泵進行切換操作以保持兩臺凝泵的使用壽命大致相當。此時需要在兩組切換機構間設置切換互鎖裝置，防止在機組運行時進行運行方式人工切換時引發的誤操作。。

交流高壓電機的直接起動會產生巨大的電流沖擊和轉矩沖擊，在很短的起動過程中，轉子籠型繞組及阻尼繞組將承受很高的熱應力和機械應力，致使籠條的端環斷裂。而且能造成定子繞組絕緣的機械損傷和磨損，從而導致定子繞組絕緣擊穿。直接起動時的大電流還會引起鐵芯振動，使鐵芯松馳，引起電機發熱增加。由于變頻器可以做到起動轉矩高且平滑無沖擊，對延長電動機的使用壽命，減少對電網的沖擊，保證機組正常運行是很有必要的。

3 凝結水泵變頻器安裝位置的確定

4 運行分析

由于凝結水泵在設計時留有很大余量，實測結果50%負荷時節能率為70%，滿負荷時節能率也達15%。節能效果十分明顯。同時，電機變頻啟動時，啟動電流平穩上升，電機啟動非常平穩。

5 應用分析

此次600 MW超超臨界機組凝結水泵系統經過高壓變頻改造后投入運行，其各項測試性能指標良好，兩個調整門截流噪音及振動明顯減小，全年平均節電率為57%，節能效果十分明顯，改造非常成功。

6 結語

利用高壓變頻器對凝結泵電機進行變頻控制，實現給水流量的變負荷調節。這樣，不僅解決了控制閥調節線性度差、純滯延大等難以控制的缺點，而且提高了系統運行的可靠性；更重要的是減小了因調節閥門孔口變化造成的壓流損失，減輕了控制閥的磨損，降低了系統對管路密封性能的破壞，延長設備的使用壽命，維護量減小，改善了系統的經濟性，節約能源，為降低電廠廠用電率提供了良好的途徑。

參考文獻

[1] 余磊，吳運新.凝結泵節能優化存在的問題及對策[J].商品與質量，2012（S3）：258.

[2] 高紅斌，盧改林，高琨，等.單級懸臂泵軸的動態分析與改進設計[J].流體機械，2011（7）：45-48.

[3] 鄒包產，王瀟，陳森森.凝結水泵變頻改造控制系統分析[J].華北電力技術，2011（3）：30-32.