給水泵變頻改造關(guān)鍵技術(shù)分析

鄔鵬

摘 要：本文結(jié)合變頻技術(shù)原理提出了改造方案，對(duì)通風(fēng)散熱進(jìn)行了研究分析，最后對(duì)改造前后的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)進(jìn)行了比較并給出了經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。這次改造達(dá)到了節(jié)電效果明顯、電機(jī)噪聲減小、電機(jī)軟啟動(dòng)的實(shí)現(xiàn)等效果，希望能成為相關(guān)技術(shù)人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù) 高壓變頻 控制 通風(fēng) 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

中圖分類號(hào)：TM921 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（a）-0103-02

本次改造擬安裝變頻器自帶軟啟動(dòng)裝置，軟啟動(dòng)功能可以實(shí)現(xiàn)電流從零至電機(jī)額定電流，減少了啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，進(jìn)而起到節(jié)約電能，延長設(shè)備使用壽命的作用。變頻器還可以通過提高功率因數(shù)，減少無功損耗。

1 技術(shù)應(yīng)用原理

高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)是由多個(gè)功率模塊串聯(lián)而成，通過將多個(gè)低壓功率模塊的輸出疊加得到高壓輸出。該系統(tǒng)具有：（1）輸入波形接近正弦波，對(duì)電網(wǎng)諧波污染小，無需考慮諧波抑制。（2）輸入功率因數(shù)高，在20%～100%的負(fù)載范圍內(nèi)，功率因數(shù)≥0.96，無需功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。（3）提供正弦波輸出波形，不需輸出濾波器，對(duì)電機(jī)應(yīng)無特殊要求。

2 應(yīng)用方案內(nèi)容

本次變頻應(yīng)用將DCS通過液力耦合器來控制流量，通過變頻改造后為DCS通過控制變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量。變頻系統(tǒng)采用一臺(tái)變頻器帶一臺(tái)給水泵電機(jī)，即“一拖一”的模式，變頻器根據(jù)DCS指令調(diào)節(jié)流量。變頻系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)旁路裝置，變頻器故障時(shí)，變頻系統(tǒng)給出自動(dòng)旁路允許信號(hào)，由DCS給出自動(dòng)旁路命令。

3 控制流程

變頻調(diào)速系統(tǒng)通過DCS對(duì)變頻器進(jìn)行啟動(dòng)、停機(jī)、調(diào)速等控制，并可在DCS上顯示變頻器的運(yùn)行數(shù)據(jù)和當(dāng)前狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行。為了保證鍋爐給水系統(tǒng)的可靠性，變頻器裝置具有工頻自動(dòng)旁路裝置，當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，在保證鍋爐的供水要求，提高了整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性前提下，通過DCS自動(dòng)聯(lián)啟備用給水泵下運(yùn)行。

操作方面有遠(yuǎn)程控制和本地控制兩種控制的方式。調(diào)節(jié)采用原調(diào)節(jié)方式進(jìn)行。這兩種控制方式可提高系統(tǒng)的安全性能。DCS做好閉環(huán)控制，DCS根據(jù)機(jī)組的負(fù)荷情況，按設(shè)定程序檢測母管壓力情況，運(yùn)算后給變頻器一個(gè)合適的頻率值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐給水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速的自動(dòng)控制，保證母管壓力的穩(wěn)定。當(dāng)母管壓力低于設(shè)定值時(shí)，便將備用的給水泵自動(dòng)投入運(yùn)行。

4 變頻器通風(fēng)散熱

在正常的運(yùn)行過程中變頻器中的電力電子功率器件會(huì)發(fā)熱，而這些熱量都散失在柜體內(nèi)，由于電力電子功率器件正常工作時(shí)的殼體溫度不能超過85℃。溫度過高，變頻器就會(huì)過熱保護(hù)，自動(dòng)跳閘。為了保證高壓變頻設(shè)備處于正常、穩(wěn)定的工作狀態(tài)下，柜體內(nèi)部溫度需在65℃以下，變頻器室需配備獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)。

根據(jù)實(shí)際情況，采用水冷空調(diào)。可利用電廠現(xiàn)有中央空調(diào)冷卻水，作為冷卻媒介，加空水冷裝置實(shí)現(xiàn)水冷冷卻。水冷空調(diào)是以冷卻水為冷源，以冷媒制取冷量的中央空調(diào)機(jī)組。在結(jié)構(gòu)上將壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流部件等集中為一體對(duì)外直接輸出冷氣。變頻器空水冷系統(tǒng)電控部分通過變頻器電控柜盤面進(jìn)行操作或應(yīng)急處理。

5 節(jié)能效果計(jì)算分析

根裾全年機(jī)組平均發(fā)電量、負(fù)荷率、運(yùn)行小時(shí)數(shù)、轉(zhuǎn)速比、給水泵電動(dòng)機(jī)電流，進(jìn)行節(jié)能效果的計(jì)算。機(jī)組不同負(fù)荷工況下主要運(yùn)行參數(shù)如表1所示。

（1）改造前工頻功率計(jì)算公式：

其中，U為電機(jī)電壓；I為電機(jī)電流；P1為單一負(fù)荷下工頻運(yùn)行功率；cosΦ為單一負(fù)荷下運(yùn)行功率因數(shù)，小于額定功率因數(shù)；η為電機(jī)效率，一般為0.95。

改造前功率由公式計(jì)算得：10萬負(fù)荷下變頻改造前：2303kW；12萬負(fù)荷下變頻改造前：2464kW；13萬負(fù)荷下變頻改造前：2544kW；15萬負(fù)荷下變頻改造前：2846kW。

（2）改造后功率計(jì)算公式：

其中：P2為改造后單一負(fù)荷下的變頻運(yùn)行功率；Q為單一負(fù)荷的運(yùn)行流量；H為單一負(fù)荷的壓力；η2為水泵效率，改造后取效率最高值，一般為0.76～0.86，此處取0.86；η3為變頻裝置效率，一般為0.90～0.97，此處取0.95；η1為液耦裝置效率，一般為0.97；ρ為流體密度（最低母管壓力限制取值為14.71MPa）。

變頻改造后，10萬負(fù)荷下：1814kW；12萬負(fù)荷下：1869kW；13萬負(fù)荷下：2107kW；15萬負(fù)荷下：2369kW。

（3）改造前后的節(jié)電率如下。

10萬負(fù)荷下：21.2%；12萬負(fù)荷下：24.1%；13萬負(fù)荷下：17.1%；15萬負(fù)荷下：16.7%；加裝變頻系統(tǒng)后，節(jié)電效果明顯，電機(jī)噪聲明顯減小，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)軟啟動(dòng)。同時(shí)，在故障跳閘情況下，備用泵能夠快速啟動(dòng)，保證所帶負(fù)荷可靠運(yùn)行，能保證機(jī)組安全運(yùn)行。

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