600MW汽輪發電機組凝結水泵變頻節能改造

張春玉

摘 要：本文主要是利用凝泵的傳統調節方式和變頻調節方式，對兩者的運行功耗節能效果進行分析，以600MW汽輪發電機組為例，對凝結水泵變頻節能進行改造，再改后能源量大大節約，改善了機組的調節性能，為電網企業的發展帶來了較大的經濟效益。改造后的數據結果表明，改造方案符合凝泵改造需求，節電率大大提升。

關鍵詞：600MW 汽輪發電機組 凝結水泵變頻 節能改造

中圖分類號：TK264.12 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（c）-0031-02

近年來，我國的電網行業發展迅速，機組裝機容量呈現出逐漸擴大的發展趨勢，發電機的負荷率大大下降，對大型發電機組的正常運行造成了嚴重的影響。現階段，滿負荷的大型輔機工況調節方法與目前調峰運行方式不相適應，降低了異步電動機的工作效率，導致能源遭受到嚴重的浪費。隨著科學技術的快速發展，電力電子器件的形式多種多樣，要加大對高壓大功率變頻調速系統的應用，確保汽輪發電機組的可靠運行。

1 變頻調速節能原理

當負載工作在點時，壓力用H1表示，流量用Q1表示，要運用N1對負載的運行速度進行調節，用Q2對閥門的流量進行調節，將點作為負載工作點，將H3點作為壓力上升點。負載功率在A點用公式表示為：，負載功率在點用公式表示為：，雖然，Q2H1，可見，實際所減小的功率總數量是有限的。在不采用閥門進行調節的情況下，能夠看出管道阻力不會發生明顯的變化。針對這一情況，需要通過調節負載速度的形式，來減小流量，將負載的速度改為N2，壓力為H2，流量為Q2，負載工作點為C。通過對B、C兩點進行觀察可知，負載的軸功率大大減小，軸功率用公式表示為：

2 凝結水泵變頻節能改造方案

在本次節能改造中，主要是使用變頻器調速節能原理，其中一部電動機的轉速用公式表示為：

與其相似的理論有：

從式（1）中可以看出，n（轉速）與f（頻率）之間呈正向比例關系，f直接影響著n。式（2）中主要是表示水泵與流體流量之間的關系，n和Q之間呈一次方程正向比例關系。式（3）中的n和M呈二次方程正向比例關系。在式（4）中n和f呈線性關系，f會在0～50Hz之間變化，可以結合自身的實際使用需求，對轉速進行調節，可見轉速的應用范圍較廣。n與N（輸出功率）之間呈3次方程正比例關系，輸出功率會隨著3次方逐漸遞減，受水泵轉速降低影響較大。為了達到節能目的，需要采用變頻調速方法來解決。變頻改造工作在實施過程中，不需要對電動及進行更換，要使用交流變頻調速技術，調節電動機中的轉速，達到節約電能，減少截流損失的目的。

主要是采用一拖一自動旁路切換方案，使運行更具靈活、安全和可靠。其中，U表示高壓變頻器、QF表示高壓斷路器、QS1、QS2表示高壓隔離刀閘。該方案由3個高壓真空接觸器KM1、KM2、KM3組成，2個高壓隔離開關，QS1、QS2組成，要求高壓真空接觸器要長期保持閉合狀態，并在電氣上實現互鎖，當KM3斷開時，要確保KM1和KM2閉合。當KM1和KM1斷開時，要將KM3閉合，要求操作人員要具備較強的操作技能，避免出現操作失誤現象，引發嚴重的故障[2]。

在對600MW汽輪發電機組凝結水泵進行變頻節能改造時，要加大變頻投入力度，一旦發現變頻出現故障，要及時將頻泵連鎖進行啟動，并轉換為正常的工頻運行方式，以此來確保機組的安全運行。在切換凝泵時，需要在短時間內將2臺凝泵建立并聯關系，合理選擇備用泵工頻備用方式，運用DCS對電動機轉速進行自動調節，當變頻器發生故障后，要利用DCS與工頻泵直接聯系起來，對并實際的連接情況進行試驗驗證及檢查，確保能夠滿足當前的運行需求。

3 凝結水泵變頻節能改造前后運行狀況

在對600MW汽輪發電機組凝結水泵變頻節能進行改造時，通常不需要對除氧器的水位進行調整，要確保其處于全開的狀態中，通過對變頻器的運行頻率來完成對流量的調整，有效地避免了電機在啟動時對變頻器造成的沖擊，避免了閥門調節所產生的節流損失，優化了生產工藝，大大節省了電能，對提升生產工作的社會效益及經濟效益具有重要作用。

凝結水泵變頻節能在改造前后運行狀況發生較大變化，在改造前，閥門調節凝器的水位存在波動大及精度差現象，閥門長期運行在高壓差下，降低了設備的使用壽命，增加了設備的日常維護量，設備磨損現象嚴重，并且造成了嚴重的資源浪費，給機組的穩定及可靠運行造成了嚴重的影響。在改造后，主要是利用變頻來對凝泵的轉速進行調節，調節后的凝泵具有精度高、平滑性好及水位波動不明顯等特點，有效地抑制了水泵存在的難以控制及線性度差等問題，確保了機組的穩定運轉，避免閥門口出現嚴重的壓流損失，避免對系統管路的密封性造成破壞，降低了系統運行維護成本，延長了設備的使用壽命。變頻改造主要是運用電動機軟啟動方式來實現的，通常在常規的電壓下，主要是運用電動機啟動方式，啟動的額定電流為4～8倍，浪費了大量的電能，并且還會對電動機的絕緣壽命造成威脅，導致電動機在實際的啟動及運行過程中，經常會出現燒毀現象，阻礙了電動機的正常運行。在實施改造后，主要是運用高壓變頻調速裝置，可以結合自己的實際使用需求，對電動機的轉速上升速度和啟動初始轉速進行設定和調節，避免電動機在啟動時受到較大的沖擊，對提升電動機設備的使用壽命發揮了重要作用。

通過對600MW汽輪發電進行改造后，可知機組的負荷越低節能效果越好，要確保機組長期處于低負荷的運行狀態下，能夠實現節電，并且具有良好的經濟效益，有助于提升電網設備的使用壽命，確保電網運行的安全，提升電網企業的經濟效益。

4 結語

為了降低能耗，提升發電機組的生產效率，促進電網運行系統可靠性大大提升，要加大對凝結水泵進行變頻節能改造，達到節約電能的目的，與當前電網的生產發展要求相適應，降低對管道及調節閥門產生的磨損現象，防止產生嚴重的經濟損失。同時，也有助于降低電網維護量，促進社會效益及經濟效益的提升，與國家的節能減排號召相適應，促進電網行業發展。

參考文獻

[1] 謝煜華.600MW超臨界機組凝結水泵變頻改造及節能效果分析[J].節能，2015（7）：50-53.

[2] 陳瑞新.600MW汽輪機組凝結水泵變頻節能改造[J].安徽電力，2012（2）：12-14.

[3] 施發承.600MW機組凝結水泵變頻改造及節能分析[J].科技信息，2011（15）：498-499.