凝结水泵变频运行技术的应用及节能分析

凝结水泵变频运行技术的应用及节能分析

邵文泉

邵文泉（大唐国际张家口发电厂河北张家口075000）

【摘要】凝结水泵作为火力发电厂辅机之一，其电能的消耗在厂用电消耗中占重要地位。本文介绍了600MW机组凝结水泵变频技术的应用情况，得出泵变频运行可明显提高泵的运行效率，并对实施后的节能情况进行了分析。

【关键词】凝结水泵、变频、节能、变频控制、厂用电率。读习惯

中图分类号：Ｇ71文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2015）11-012-02

1设备系统简介:

塔山电厂2台600MW大型机组每台配置2台凝结水泵，正常时一台工作一台备用。凝结水泵为筒袋型立式多级离心泵，型号为NLT500-570×5S；凝结水泵设计流量1800m3/h，设计扬程为358m，轴功率1654kW，转速1490rpm生产厂家为上海KSB。配套电动机型号为YLKS-630-4，额定电压6kV，额定功率为2300kW，生产厂家为上海电机厂。凝结水系统由上水调节阀控制除氧器水位，从机组运行的历史数据来看，阀门多数时间是处在节流状态下工作，节流损失较大。如果将水泵改为变频调速控制，电动机和泵的结构都不需要改变，仅需要增加一台变频器。这样调节阀可以保持在全开位置，减少节流损失，从而达到了节能的目的。

2改造的必要性：

机组两台凝结水泵原设计都为工频运行。正常运行中调节阀接受除氧器水位信号，自动调整阀门开度，通过调节阀的节流调节来维持除氧水箱的正常水位。这种调节方式有两个缺陷：一是随着负荷升降，大量能量损耗在阀门前，系统效率低。二是调整门前凝结水压力经常波动，介质对门芯冲击较大。三是门前压力较高，容易出现各种故障。显然，机组负荷越低，调节阀的节流作用越大，出口管路上的流动损失也越大，凝结水泵的效率也就越低。因此，节能改造的核心任务就是用变速调节来替代节流调节，减少管路损失，提高泵的运行效率。

变频调速运行的特点是电机转速随频率变化而变化，从而使水泵无级变速，将出口管路的流动损失降到最低限度，从而提高泵的运行效率。另外电机可以轻载起动，冲击电流小，减少起动转矩，可有效保护电气系统和电机，从而提高使用寿命。

3机组凝结水泵变频改造运行方式简介

两台凝结泵共用一套变频调速装置，可以带任意一台泵运行；由高压隔离开关实现两台泵运行方式的转换。正常运行时变频器拖动一台泵变频运行，另一台泵工频备用，当变频器或运行的泵发生故障时，备用泵以工频启动来保证机组运行。在满足凝结泵“一用一备”运行方式的前提下，提高了变频设备的利用率，保证了系统具有良好的节能效果。

机组凝结泵变频调速系统主要包括：刀闸柜、变压器柜、功率单元柜、控制柜四部分。

以上各部分依次自左至右安装在机房外凝结泵变频器室内。

变频调速系统电气结构如下图：

其中QF表示高压开关、其中K1、K2、K3、K01、K02、K03为刀闸。

6kV电源由开关引入旁路刀闸柜后通过隔离开关进入变压器、变频器。变频器控制部分接受远方DCS来的控制指令和变频器内部检测信号进行综合逻辑处理，对变频功率单元进行控制和监视；功率单元输出可变压变频的交流电源驱动电动机调速运行。运行人员可通过DCS控制变频器的启、停、加/减速，同时监视变频器输入、输出侧电流以及变频器报警、故障等运行工况，从而控制电动机转速改变凝结泵出口流量、压力实现调节，满足机组凝结水需要。当变频器需要退出时，可通过旁路刀闸将变频器与凝结泵主电气回路实现隔离，凝结泵恢复原来的工频运行方式。

变频控制应用后的凝结泵运行方式倒换操作：例如“1号凝结泵变频运行2号凝结泵工频备用”方式倒为“2号凝结泵变频运行1号凝结泵工频备用”方式

1退出凝结泵连锁，将2号泵投入工频运行，1号泵逐步降转速，调整1号泵为空载运行，2号泵带载运行。

2机组具备停1号泵条件，在CRT停1号泵（此时为变频器），断开1号泵高压开关，拉至“试验”位。将变频器控制柜上的“远程/就地”切换开关打至“就地”。

3断开K1、K2刀闸，合上K3刀闸。将1号泵高压开关送至“运行”位。

4将1号泵投入工频运行，调整2号泵为空载运行，1号泵带载运行。停2号泵。断开2号泵高压开关，拉至“试验”位。

5断开K03刀闸，合上K01、K02刀闸。将2号泵高压开关送至“运行”位。

6将变频器控制柜上的“远程/就地”切换开关打至“远程”。

7变频启动2号泵。调整1号泵为空载运行，2号泵带载运行。

8停运1号凝结泵。

9投入连锁。

凝结泵运行方式倒换刀闸操作顺序

4变频改造后的除氧器水位控制

凝结泵正常运行方式为：保持变频凝结泵连续运行且投入自动，工频泵作为备用；变频凝结泵变频范围为50HZ～30HZ（对应转速为1500-900r/min）。除氧器上水调整门置于“手动”位；机组减负荷期间，当变频凝结泵运行频率接近下限时，应提前调整关小除氧器上水调整门，确保变频凝结泵在可调频率范围内运行；机组升负荷期间及高负荷运行期间，在保证变频凝结泵高于下限频率的前提下，应逐渐开启除氧器上水调整门并保持开度不小于90%。

凝结泵出口母管水压低联启备用泵定值为1.2MPa；当变频凝结泵运行中故障跳闸后，备用定速泵联启，除氧器上水调整门自动关小保持20秒，然后可手动操作除氧器上水调整门或改投自动控制，维持正常除氧器水位。

5变频运行节能效果及分析

从凝结水泵系统运行参数来看，在凝结水泵变频控制技术应用前，机组负荷越小，凝结水泵上水调整门开度越小，节流损失越大，凝结水泵变频改造后，由于上水调整门在全开位置，系统阻力损失大幅下降，相应的功率也就节省下来了，所以凝结水泵电机在低负荷时节电效果比较明显。下面就机组凝结水泵变频控制技术应用后，进行了分析比较：

5.1从电流比较节能效果

通过对#2机组各工况下凝结水系统参数在凝结水泵变频控制技术应用前后比较，观察节能效果，具体数据如下:

从以上数据分析,凝结水泵变频控制实施后低负荷期间节电效果非常明显，。

5.2从生产指标月报数据比较节能效果

#2机组凝结水泵变频控制技术应用前后，在单月发电量基本相同的情况下，从塔山发电厂主要生产指标月报表记录数据进行统计，比较改造前后的节能效果，具体数据如下：

从以上数据来看，在月发电量基本相同的情况下，变频控制技术应用后节约用电达50%以上。

6结束语

凝结水泵采用变频控制技术后，通过改变凝结水泵转速控制水位，凝结水泵调速范围增大，调节性能平稳，改善了水位调节品质。同时调整门保持在全开位置，没有节流损失，从而达到节能目的。

参考文献：

[1]凝结泵一拖二变频器运行规程

[2]《集控运行规程》

[3]高压变频调速系统安装维护手册。