淺析2×300MW循環(huán)流化床機組帶前置泵的電動給水泵組變頻改造與節(jié)能

萬山

摘 要： 遼寧調兵山煤矸石發(fā)電有限責任公司2×300MW循環(huán)流化床機組給水系統(tǒng)設計為3×50%額定容量電動給水泵組，兩運一備，廠用電率高。通過對電動給水泵組進行變頻改造，結合液力耦合器的改造和邏輯保護的優(yōu)化，使該泵的耗電率大幅下降，提高了機組的經濟性和安全性。

關鍵詞：循環(huán)流化床機組 電動給水泵組 變頻改造 節(jié)能

中圖分類號：TK223 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）08-0285-01

引言

近年來，隨著電網(wǎng)容量的不斷增加，用電峰谷差也逐步增大，需要機組調峰幅度相應增大。遼寧調兵山煤矸石發(fā)電有限責任公司2×300MW機組給水系統(tǒng)由3臺5200kW 50%額定容量電動給水泵組（帶同軸前置泵）和給水調節(jié)系統(tǒng)組成，在正常情況下，給水泵采用兩運一備方式，主要采用液力偶合器調速。而作為我廠最大輔機設備的給水泵，雖然配備有液力耦合器調速，但是電機在固定轉速下隨著給水泵輸出轉速的降低，給水泵組的效率也逐漸降低，尤其在低谷調峰時給水泵效率更低，給水泵耗電率也一直居高不下，直接影響到全廠經濟技術指標和節(jié)能效益。因此，對電動給水泵的調節(jié)方式進行優(yōu)化，進行變頻節(jié)能升級改造是十分必要的。

一、目前機組生產狀況和能耗情況

1.電動給水泵組的組成

我廠電動給水泵組的基本配置為：前置泵+電動機+液力耦合器+主給水泵，由電動機同軸驅動，電動調速給水泵組一般均采用液力耦合器調速方式。在整個電動給水泵組中，前置泵、電動機及主給水泵的效率相對穩(wěn)定，但是液力耦合器存在較大的能耗，是導致液力耦合器效率低下的主要原因。

液力耦合器驅動調速的電動給水泵的節(jié)電潛力是很大的。給水泵的最大流量是按鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量的1.05～1.10計算的，液力耦合器是按給水泵最大流量配套的，這樣一來，即便在額定工況運行，給水泵液力耦合器已經偏離額定工況10%左右。表1中，2012年2號機組年平均負荷率分別為71.2%，由于負荷率較低2號機組給水泵液力耦合器勺管最大平均開度為47.3%最小開度為37.47%。液力耦合器最高效率點為其額定工況點，偏離額定工況效率明顯降低，這是調速型液力耦合器的最大弊端，2012年2號機組液力耦合器實際運行效率分別為44%～35%。分別較額度工況點效率降低47%～57%，可見給水泵節(jié)電空間是很大的，進行變頻節(jié)能改造是非常必要的。

2.主要生產技術指標

遼寧調兵山煤矸石發(fā)電有限責任公司2號機組2012年主要生產技術經濟指標分別為：

2號機組

1、年發(fā)電量： 127993.8 萬千瓦小時

2、年供電量： 114247.2 萬千瓦小時

3、年廠用電量： 13746.5 萬千瓦小時

4、年給水泵耗電量： 3814.2 萬千瓦小時

5、年運行小時數(shù)： 5991.88 小時

6、年平均負荷率： 71.2 %

7、上網(wǎng)電價： 0.414 元/kwh

8、標煤單價： 690.9 元/噸

9、供電煤耗： 379.59 g/kwh

通過以上統(tǒng)計資料，可知2號機組給水泵年平均耗電量占發(fā)電量的2.8%，占發(fā)電廠用電率的28%，可見給水泵耗電量是很大的。

二、改造情況

液力耦合器驅動調速的電動給水泵是不能直接進行變頻改造的。要想進行變頻改造，首先必須解決液力耦合器的改造問題，我廠采用將液力耦合器改造為工變頻切換型多功能液力耦合器。所謂工變頻切換型多功能液力耦合器，就是保留液力耦合器不動，應用泵輪調速法對液力耦合器內部結構和系統(tǒng)進行改造，使同一臺液力耦合器具有工頻定速輸入時是調速型液力耦合器；變頻調速輸入時是增速齒輪箱兩種運行方式，且兩種運行方式可以切換運行的工變頻切換型多功能液力耦合器。實現(xiàn)這一改造后，液力耦合器具有了兩種功能，一是工頻運行時的液力耦合器的調速功能（這是原來就有的），二是變頻調速運行時的增速齒輪箱的輸出功能（這是改造后新增的）兩種功能可以互相切換。這一工變頻切換型液力耦合器，便于工變頻切換，方便靈活，安全可靠。有了上述功能，將A、B給水泵的兩臺液力耦合器改造成工變頻切換型多功能液力耦合器，增加與給水泵電動機配套的高壓變頻器和相應的隔離開關，就可以實現(xiàn)A、B給水泵通過切換的變頻方案了。實現(xiàn)通過切換（耦合器調速方式也隨之相應切換）的變頻運行方式。既便于給水泵的定期切換運行，又便于互相備用。正常運行方式為變頻調速泵運行，液力耦合器調速泵備用。

改造后，變頻調速是通過改變電源的頻率，用以改變異步電動機的電機轉速而進行調速的，變頻調節(jié)精度高，節(jié)能量大。液力耦合器的主油泵和工作油泵與電動機為同軸布置，用變頻器進行調節(jié)轉速時同時將改變主油泵和工作油泵的出力，為了保證給水泵正常運行的油壓，我們將給水泵耦合器里的主油泵和工作油泵拆除，將主油泵和工作油泵的出口管路切斷用鋼板將其密封堵死。并且在外面布置原系統(tǒng)出力的電動主油泵和工作油泵，用以保證給水泵的運行油壓，布置外置電動油泵將液力耦合器的油箱底部開孔將油引到電動主油泵和工作油泵的入口，在原油系統(tǒng)管路上開孔與外置電動油泵出口相連接，使整個油系統(tǒng)由電動油泵提供動力，保證穩(wěn)定的運行油壓，采用變頻調速來調節(jié)給水泵的流量。

由于火電廠鍋爐給水泵，入口水溫近似飽和水溫，為保證不發(fā)生汽蝕，設置了與電機同軸的低速前置泵。給水先通過前置泵升高壓力后，再進入給水泵。這樣就使給水泵入口的壓力大于給水溫度所對應的汽化壓力，避免了給水泵的汽蝕。前置泵是在1493r/min下定速運行的，給水泵組進行變頻調速型液力耦合器電動給水泵改造后，前置泵如何運行，是繼續(xù)保持定速運行，還是由給水泵電動機同軸驅動變速運行，成了必需解決的技術關鍵。通過對我廠2機組A、B給水泵進行了有效汽蝕余量和必需汽蝕余量的理論分析和計算，始終保持有效汽蝕余量大于必需汽蝕余量，即保證變頻運行時前置泵出口壓力大于0.65MPa，否則關小液力耦合器勺管開度，提高變頻器運行頻率，這樣前置泵由給水泵電動機同軸驅動變速運行是安全可靠、經濟合理的，即保留原有前置泵不動，由給水泵電動機同軸驅動變速運行。

三、改造后效益

從表2、表3可以得知負荷相同時給水泵變頻運行時電流比工頻運行時降低100A；變頻時給水泵耗電率降低0.67%，節(jié)電率為23.9%。

若按照節(jié)電率20%計算，則相應節(jié)約了：

四、結論

變頻調速型液力耦合器電動給水泵比液力耦合器調速電動給水泵節(jié)能是肯定的，變頻改造后，可降低發(fā)電廠用電率近0.6個百分點，給水泵的變頻改造帶來了非常可觀的經濟效益和社會效益。