變頻改造在調峰機組中的應用及改進

燕金棟（廣東惠州天然氣發電有限公司,廣東　惠州　516082）

變頻改造在調峰機組中的應用及改進

燕金棟
（廣東惠州天然氣發電有限公司,廣東惠州516082）

簡要介紹了聯合循環機組凝結水泵和給水泵變頻改造的情況，并對改造過程中出現的異常問題進行了分析，針對各種異常總結了解決方法,為調峰機組開展變頻改造提供了參考方案。

變頻；問題；調峰；應用

1　前言

隨著國家節能減排政策的推進，發電企業不斷降低能源消耗的任務也越來越艱巨，而對火電廠來說，通過采用成熟穩定的變頻技術，對泵和風機等設備進行變頻改造，是降低廠用電率的一種有效手段。某電廠一期三臺M 701F型燃氣蒸汽聯合循環機組自2006年陸續投產，在實際運行中，我們發現6KV凝結水泵和給水泵設備選型偏大，同時機組作為廣東電網的重要調峰電廠，采取早起晚停的兩班制運行方式，且調峰運行方式造成凝泵和給水泵多在非額定工況下運行，經過充分分析，我們認為變頻改造對降低廠用電率的意義十分突出，從2009年開始陸續對三臺機組的凝結水泵和給水泵進行了變頻改造。

2　變頻改造介紹

2.1凝結水系統

凝結水系統配備有兩臺100%容量凝結水泵，正常一運一備。系統主要用途是為余熱鍋爐低壓系統補水，同時為低壓缸排汽、低壓冷卻蒸汽、中壓旁路蒸汽提供減溫水，以及為凝汽器連接閥門提供水封水，設計額定工況下凝結水母管壓力3.3MPa，改造后最低母管壓力1.3MPa。對凝結水泵的變頻改造采用“一拖二”方式，即一臺變頻器可以通過刀閘切換帶動兩臺凝結水泵，兩臺凝泵均設置了旁路刀閘，可以實現變頻器故障情況下的工頻運行。其電氣一次接線圖見圖1。

2.2給水系統

高中給水系統配備有兩臺100%容量給水泵，中壓給水通過中間抽頭實現，正常一運一備。系統主要用途是為高中壓系統補水，同時為高壓主蒸汽和再熱主蒸汽、高壓旁路蒸汽提供減溫水，設計額定工況下高壓給水壓力13.9MPa，中壓給水壓力5.3MPa，改造后高中壓給水壓力分別為6.0MPa和2.0MPa。為了保證改造后運行的可靠性和節能效果，我們將給水系統調整為分泵運行，即高壓給水系統和中壓給水系統分別設置獨立的給水泵，高壓給水泵仍采用原給水泵，對中間抽頭進行封堵，重新配置中壓給水泵，并分別進行變頻改造。其中，高壓給水泵的變頻改造采用與凝泵相同“一拖二”方式，中壓給水泵的變頻改造采用“一拖一”方式，并設置旁路刀閘。其電氣一次接線圖見圖2。

3　變頻改造出現的問題及解決方法

3.1充分考慮變頻改造的可靠性。

近年來，變頻改造在電廠中得到了較為快速的推廣，但變頻改造對象往往是機組的主要輔助設備，對機組安全運行至關重要。因此，在首次開展變頻改造時，應廣泛調研變頻器供應商的成功應用案例，同時可考慮較為保守的改造方案。

我廠首次進行的凝結水泵變頻改造，即只對一臺泵進行，另外一臺泵仍保留原接線方式。在經過一段時間運行，變頻器可靠性得到驗證后，再進行二次改造，實現“一拖二”方式。

另外，原設計凝結水泵變頻裝置的控制電源主路取自變頻器本身，這種接線方式對調峰電廠來說并不合理，在周末停機后的凝結水泵定期切換時需要進行控制電源的切換，增大了運行人員的操作，在凝結水泵的二次改造中一并解決了這個問題。

3.2綜合考慮改造系統的用戶需求。

我廠的高中壓給水分別用作高壓主蒸汽和再熱主蒸汽的減溫水，而高壓主蒸汽和再熱主蒸汽溫度高會導致機組RUNBACK（快速降負荷）。高中壓給水泵首次變頻改造于2012年冬季完成，在變頻改造調試中高壓和再熱蒸汽溫度均能控制在安全范圍內，變頻改造的節能效果突出。在隨后運行中，隨著氣溫升高，逐漸暴露出了減溫水流量不足的問題，為了保證蒸汽溫度不超限，我們對給水泵的頻率控制邏輯進行了改進，當蒸汽溫度接近高值時，給水泵頻率自動升至工頻運行。這種方法較好的解決了蒸汽溫度的控制問題，盡可能的減少了蒸汽過量噴水減溫導致的機組效率下降，最大限度的保證了給水泵的節能效果，但由于給水泵頻率的快速升高容易導致汽包水位波動較大。

在發電廠的變頻改造中，一般都會涉及多個用戶，每個用戶在保證機組安全運行中都起著十分重要的作用。因此，在變頻改造方案設計時，必須要充分考慮變頻改造對系統各個用戶的影響，同時在系統改造后的調試中做好全工況試驗，并認真分析相關參數的變化，確保改造效果。在對控制參數的優化中，要在保證安全運行的前提下，綜合各影響參數，尋求最優效果。

3.3合理確定備用泵運行方式。

中壓給水泵變頻改造完成后，備用泵最初采用變頻備用方式。在實際運行中，曾發生變頻器故障引起的中壓給水泵跳閘，備用泵連鎖變頻啟動后，由于從低轉速升速需要一定時間，造成了水位的較大波動?？紤]變頻運行可能存在的更大故障可能性，我們將備用泵的運行方式調整為工頻備用，工頻備用方式對機組運行的安全性有更大的保障，另外，基于機組本身的兩班制運行方式，給水泵具備夜間停運的機會，停機后通過切換可以實現隔天的變頻運行和工頻備用，這樣對變頻改造的經濟性影響也不大。

3.4及時解決可能引起的高頻干擾。

變頻裝置在運行中會產生很強的電磁干擾，特別是對弱電傳輸的模擬量信號。我廠閉式冷卻水泵變頻改造后，就出現了變頻裝置運行時，機組控制油系統供油壓力偏大且頻繁波動的情況。為此，我們通過在變頻器柜內鋪設隔離層，將變頻器至電機間電纜按照360°進行屏蔽處理并接地，徹底解決了該問題。

另外，變頻改造還可能引起水泵汽蝕、共振、平衡盤磨損加快等異常問題，在變頻運行中應加強監視，及時分析設備運行異常，避免損失擴大。

4　小結

對于發電廠來說，機組的安全運行是我們一切工作的前提，也是最大的經濟效益，所以通過變頻改造實現節能降耗也應以保證安全運行為前提。希望通過本文的介紹，能夠為發電廠特別是調峰機組的變頻改造提供一定的幫助。

[1]趙浩，萬文軍.凝結水泵變速改造中常見問題以及應對措施[J].廣東電力,2010(10):109-113.

[2]栗海峰,栗艮,陳澤華.變頻器在給煤系統控制中的應用[J].熱力發電,2005(08).

[3]大唐桂冠合山發電有限公司,廣西合山0.2×330MW機組凝結水泵變頻改造[J].熱力發電,2009(08):113-114.

燕金棟（1982—），畢業于華中科技大學能源與動力工程學院熱能與動力工程專業，熱能動力工程師。