2×320MW发电机组凝结水泵高压电机变频改造

2×320MW发电机组凝结水泵高压电机变频改造

齐也平王志勇

（神华神皖安徽安庆皖江发电有限责任公司安徽省安庆市老峰镇246008）

摘要：近年来，节能减排工作已是各发电企业的工作重点，随着高压变频控制装置的可靠性日益增加，变频控制的节能优势也日益明显。对凝结水泵进行高压变频改造，利用凝结水泵的转速维持除氧器水位，全开除氧器水位调整门，可减小节流损失，有效地降低了厂用电。文中对皖江发电有限责任公司的凝结水泵变频改造方案进行了介绍。

关键词：凝结水泵变频调速改造

皖江公司320MW机组拥有两台N320一16.7/538/538型上海汽轮机厂制造的亚临界、一次中间再热、高中压合缸、单轴、双缸、双排汽、凝汽式汽轮机。凝结水泵为上海凯士比泵有限公司制造的NLT350一400x6筒袋型立式多级离心泵，凝结水泵电机为上海电机厂制造的型号为YLKK500-4。除氧器水位依靠除氧器水位调节阀的开度来控制，节流损失较大。

一、问题的提出

凝结水泵是凝结水系统的重要动力设备,它的作用是将在汽轮机内做完功的排汽经循环水冷却凝结后，汇集在凝汽器热井中，通过凝结水泵升压后流经化学精处理装置、轴封加热器，4台低压加热器及时把凝结水输送到除氧器，通过除氧器水位调节阀的开度来维持除氧器水位在正常范围内。在实际运行中,凝结水泵异步电动机均偏离经济运行工况，机组带部分负荷时偏离更远，电动机电能浪费严重。

二、凝结水泵定速运行存在的问题

1、由于凝结水泵定速运行，靠出口电动调节门的节流控制，节流量大，出口压力高，经常发生泵法兰大量漏水，造成热量和水量损失，地面污染，导致不能正常运行甚至损坏泵体。

2、电动调节门是电动机械结构，线性度差，存在调节滞后，调节品质差的问题，影响了调节系统的稳定性。经常出现无水位运行状态，导致泵的严重汽蚀。因为是立式泵，水泵轴向窜动严重，电流晃动大，轴承损坏，疏水管道振动和泄露等故障，增加了泵的维护工作量，经常要倒泵运行，影响机组安全运行。

3、由于采用定速泵出口门节流调节方式，无法稳定控制凝汽器热井水位，热井水位时高时低，运行人员操作频繁，严重影响机组的安全经济运行。

三2×320MW发电机组凝结水泵高压电机变频改造项目的情况

我公司有两台320MW汽轮发电机组，每台机组的高压辅机中泵类有7台，风机有6台，这些辅机的用电量约占厂用电量的50%，按单台辅机改变频控制可节电60%计算，以上辅机均改变频控制后厂用电可减少30%。但变频改造投资大，牵涉专业面广，必须在验证改造效果后才能进行推广，故暂以两台机组凝泵的变频改造作为试点进行研究，以验证其改造效果。项目预计投资262万元，1年可回收成本，以后每年节电712.8万千瓦时。变频调速装置可以使凝结水泵处于最佳运行状态,大大提高运行效率,达到节能的目的。

3.1、改造方案

我公司300MW机组配备2台100%容量的凝结水泵。

现增设HARSVERT-A06/120高压变频器,实现0Hz～50Hz无级调速,功耗随机组负荷变化而变化,进而提高设备利用率,达到最佳经济运行模式的目的。为降低厂用电率，提高公司的经济效益，2008年3月，公司#1机组凝泵变频改造成功投运。考虑两台凝结水泵平时一用一备，通过对机组凝结水系统和凝结水泵运行方式、动力系统结构的研究分析，为降低改造成本，所以采用单台变频器供2台凝结水泵电机，“一拖二方案”。即采用一拖二自动工频/变频切换控制方案。

正常时变频器拖动一台凝泵运行，另一台工频备用。当变频器或运行的凝泵发生故障时，备用泵工频启动。两台凝泵变频开关之间、同台凝泵的工频与变频开关之间互相闭锁合闸，变频运行时凝结水压力低或变频回路故障跳变频泵并工频联启另一台泵。

#1机组凝泵高压变频改造采用一拖二方式，在6kV工作IB段新增一面真空开关柜，作为变频器的高压电源，变频器连同1A、1B凝泵变频开关安装在#1汽机房0米新增变频小室内，两台凝泵变频开关之间、同台凝泵的工频与变频开关之间互相闭锁合闸，变频运行时凝结水压力低或变频回路故障跳变频泵并工频联启另一台泵。

3.2、变频装置控制方式：

变频装置系统采用数字微处理器控制器，具有就地监控方式和远方监控方式，就地和远方控制方式可以切换，切换开关位于变频器控制柜处。

4效果综述

2008年3月，公司#1机组凝泵变频改造成功投运。凝结水泵电机经变频器改造后，除氧器水位调节阀处于较大开度位置，在倒泵过程中由除氧器水位调节阀来控制除氧器水位，正常运行时通过调节变频器的输出频率来改变凝结水泵转速，达到调节凝结水泵出口流量及凝结水母管压力的目的，除氧器水位仍由原除氧器水位调节阀来控制，满足运行工况的要求。技改后的实际效果如下：

4.1、节约电能效果显著：

节约厂用电效果显著。凝结水泵正常运行时为变频方式，此时的出口调节阀为全开位置，大幅度减小了节流损失，节约了电能。

公司#1机组凝泵变频改造前耗电与发电功率之比为0.38%，#2机组凝泵耗电与发电功率之比为0.36%，故在2台凝泵定期正常切换运行的情况下，每发1kWh电，单台凝泵耗0.0036kWh电能。按每台机组年利用小时为5500h计，每年每台凝泵耗电量将是5500×30×0.0036=594万kWh,按改变频控制后可节电60%计算，则每年可节电356.4万kWh。

4.2、减少电动机启动时的电流冲击

电动机直接启动时的最大启动电流为额定电流的7倍，星一三角形启动为4一5倍，电动机软启动也要达到2.5倍。改进后变频器启动的负荷曲线可以发现它启动时基本没有冲击，电流从零开始，仅是随着转速增加平稳上升，不管怎样都不会超过额定电流。有效地避免了对电机冲击电流现象的发生。因此，凝结水泵变频运行解决了电动机启动时的大电流冲击问题，消除了大启动电流对电动机、传动系统和热力系统的冲击应力，可防止由于冲击电流引起母线电压瞬时下降而引起其他设备运行异常事件的发生，大大降低日常的维护保养费用。

4.3、延长设备寿命

使用变频器可使电动机转速变化沿着凝结水泵的加减速特性曲线变化，没有应力负载作用于轴承上，延长了轴承的寿命。由于机械寿命与转速的倒数成正比，降低凝结水泵的转速可成倍地提高凝结水泵寿命，使用费用降低。同时，采用变频调节方式时，凝结水泵的出口阀处于全开位置，减小凝结水对阀芯的冲刷，降低调节阀执行机构的开关动作对电机和接触器的损坏频率。

4.4、提高水位调节品质

正常运行时，采用凝结水泵变频转速调节来控制除氧器水位，自动调节品质有很大的改善。由于泵出口调节阀处于全开位置，有效地避免了因电动执行机构线性不好、调节阀调节特性差而导致的水位调节品质差的问题。

5结论

火力发电厂在将一次能源生产转化为二次能源(电)的同时，也存在能源消耗，节能降耗是一项长期任务，尤其在目前电煤价格持续上涨的形势下，节能降耗更是电力企业的一项重要工作。凝结水泵加装了变频装置，将凝泵由原来的定速运行改造为变频无级调节运行泵，一方面减少了运行中的节流损失，凝泵电流下降，起到节能作用，另一方面由于凝泵出口水压的下降，大大改善了低压加热器的工作条件减少了低压加热器泄漏，降低了检修工作量，取得了较为明显的安全和经济效果。同时大幅度减少厂用电量,降低发电成本,提高竞价上网的竞争能力。

参考文献

[1]徐甫荣发电厂风机水泵调速节能运行的技术经济分析2001年9月

[2]岳国良等高压变频器及其在电厂中的应用《变频器世界》2000年第11期