國電重慶恒泰電廠凝結(jié)水泵變頻節(jié)能改造

成福群，劉建國，黃琪玲

(1.重慶電力高等?？茖W(xué)校，重慶400053;2.國電重慶恒泰發(fā)電有限公司，重慶400805)

0 引言

凝結(jié)水泵全稱“汽輪機凝結(jié)水泵”，用以將汽輪機凝結(jié)器中凝結(jié)的水從熱井抽出，經(jīng)過加熱器打到除氧器里去，然后除氧器的水經(jīng)過給水泵再進入鍋爐加熱，變?yōu)檎羝テ啓C做功，以完成汽—水—汽的循環(huán)。國電重慶恒泰發(fā)電有限公司裝機容量為2×300MW 燃煤機組，鍋爐選用 DG1025/18.2-Ⅱ4型、亞臨界參數(shù)、四角切圓燃燒方式自然循環(huán)汽包爐，單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、固態(tài)除渣露天Ⅱ型布置的燃煤鍋爐;汽輪機組為N300-16.7/537/537-8型亞臨界中間再熱兩缸兩排汽凝汽式汽輪機。機組的凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)計為中壓系統(tǒng)，配裝上海凱士比泵有限公司生產(chǎn)的筒袋型立式多級離心泵，每臺機配置2臺，其中1臺運行，1臺備用，驅(qū)動水泵的電機為湘潭電機廠制造。

凝結(jié)水泵采用定速運行，凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)水泵升壓后流經(jīng)軸加，通過主凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥(即除氧器上水調(diào)整門，系統(tǒng)編號為C-1)和低加進入除氧器。調(diào)整主凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥開度來調(diào)節(jié)凝結(jié)水量，維持除氧器水位穩(wěn)定，滿足機組運行需要。另外凝結(jié)水還供給汽輪機低壓軸封汽減溫水用水，以及低壓旁路減溫、汽機低壓缸噴水減溫等用水。為防止機組低負荷運行時凝結(jié)水系統(tǒng)超壓和凝結(jié)水泵汽蝕，還設(shè)計有凝結(jié)水再循環(huán)管路，再循環(huán)調(diào)節(jié)閥C-2，配合C-1調(diào)整除氧器水位，維持系統(tǒng)運行正常壓力。

改造前存在的問題:凝結(jié)水泵設(shè)計選型時，余量留得較大，實際運行中效率較低，與設(shè)計指標差距較大，不能滿足機組經(jīng)濟運行的要求。根據(jù)電力市場面臨的嚴峻形勢，對現(xiàn)有設(shè)備進行改造挖潛、力爭節(jié)能降耗已成為目前刻不容緩的工作。按照國電公司節(jié)能降耗的精神，利用1#機組大修的機會對凝結(jié)水泵進行變頻節(jié)能技術(shù)改造，以滿足經(jīng)濟運行的要求。

1 變頻裝置與電動機一次接線方案

1.1 凝結(jié)水泵一次接線方案

國電重慶恒泰電廠2×300MW燃煤機組凝結(jié)水泵，進行變頻器改造后，每臺機組兩臺凝結(jié)水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)與電動機采用如圖1所示“一拖二”方式。

圖1 一拖二連接示意圖

一臺變頻器可以輪流拖動兩臺電動機變頻運行:1#電動機可以經(jīng)小車式真空接觸器KM2、KM5變頻運行，也可以經(jīng)過KM1工頻運行;2#電動機可以經(jīng)過KM3、KM6變頻運行，也可以經(jīng)KM4工頻運行。其中 KM1與 KM2、KM5，KM4與 KM3、KM6實現(xiàn)電氣互鎖;KM2與KM3、KM5與KM6實現(xiàn)互鎖，確保一臺電動機不會同時處于變頻、工頻兩種運行狀態(tài)，一臺變頻器不會驅(qū)動兩臺電動機運行。

變頻器正常運行時只帶一臺電動機;當變頻器故障時，應(yīng)立即退出本臺電動機，同時啟動另一臺電動機工頻運行。例如:當變頻器控制電機M1運行時，QF1、KM2、KM5 在合閘狀態(tài)，KM1、KM3、KM6 均處于檢修位置;當變頻器故障，KM2、KM5應(yīng)立即跳閘，同時聯(lián)動QF2、KM4合閘，使電機M2立即進入工頻運行。

接觸器采用單柜布置，為保證安全，兩路電源回路的接觸器不能布置在相鄰位置，只能布置在功率單元柜、隔離變壓器、控制柜的兩側(cè)。QF1、QF2為原有開關(guān)，6kV接觸器采用中置式F+C單回路柜。

1.2 變頻器遠程監(jiān)控

根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，結(jié)合產(chǎn)品技術(shù)特點，變頻器就地采用觸摸屏控制，遠程采用DCS控制，在控制中心可實現(xiàn)對變頻器進行監(jiān)控。變頻器與DCS及6kV進線開關(guān)之間的信號定義如下。

(1)用戶(DCS)→變頻器

(2)變頻器→用戶(DCS)

序號 名稱 邏輯要求 接口類型 用途13 KM2位置 合:開關(guān)已合開:開關(guān)斷開 干節(jié)點:常開 KM2合、斷信號14 KM3位置 合:開關(guān)已合開:開關(guān)斷開 干節(jié)點:常開 KM3合、斷信號15 KM4位置 合:開關(guān)已合開:開關(guān)斷開 干節(jié)點:常開 KM4合、斷信號16 KM5位置 合:開關(guān)已合開:開關(guān)斷開 干節(jié)點:常開 KM5合、斷信號17 KM6位置 合:開關(guān)已合開:開關(guān)斷開 干節(jié)點:常開 KM6合、斷信號18 變頻器運行頻率 4～20mA 模擬量 變頻器運行頻率模擬輸出19 電機電流 4～20mA 模擬量 電機電流模擬輸出20 變壓器溫度 4～20mA 模擬量 變壓器溫度

(3)變頻器→6kV開關(guān)

(4)6kV開關(guān)→變頻器

2 技術(shù)規(guī)范

恒泰電廠凝結(jié)水泵變頻裝置主要技術(shù)規(guī)范如下:

①變頻器配置方案:凝結(jié)水泵采用一拖二方式;電氣控制方式:具有就地柜控制和DCS遠方控制兩種方式;控制電源:變頻裝置自帶UPS電源;旁路系統(tǒng):配置檢修旁路，當變頻器故障，任何一臺電機在任何時刻都可切換為工頻運行狀態(tài)，且變頻和工頻之間能實現(xiàn)無擾切換;當變頻器故障時，無需停機處理。

②變頻調(diào)速裝置的控制系統(tǒng)采用全數(shù)字微機控制，有很強的故障自診斷功能，具有完整的故障監(jiān)測電路和精確的故障報警保護，能對所發(fā)生的故障類型及故障位置提供中文指示，能在就地顯示并遠方報警，便于運行檢修人員辨別和解決所出現(xiàn)的問題。

③變頻調(diào)速裝置具有就地監(jiān)控和遠方監(jiān)控方式，并可對其進行遠程/現(xiàn)場控制的切換。在就地監(jiān)控方式下，通過變頻器上的液晶觸摸屏顯示，可進行就地人工啟停變頻器，調(diào)整轉(zhuǎn)速、頻率;就地控制窗口采用中文操作界面，功能和參數(shù)設(shè)定等均采用中文。

④變頻器無需濾波器就可輸出正弦電流和電壓波形，對電機沒有特殊的要求，電機不必降額使用;變頻器同時具有軟起動功能，沒有電機啟動沖擊引起的電網(wǎng)電壓下跌，可確保電機安全、長期運行。

⑤變頻器高壓主回路與控制器之間采用光纖電纜連接，具有很高的通信速率和抗干擾能力，安全性好;變頻器柜內(nèi)的強電信號和弱電信號分開布置，避免了干擾;變頻器對本體控制系統(tǒng)的就地控制柜無諧波影響。

⑥變頻調(diào)速裝置采用強迫風冷循環(huán)冷卻方式和空調(diào)降溫方式;冷卻風機電源取自輸入側(cè)變壓器，風機電源與控制電源分開取電;風機報警信號能遠傳到控制室;變頻調(diào)速裝置對環(huán)境溫度進行監(jiān)控，當溫度超過變頻器允許的環(huán)境溫度時，變頻器提供報警。

⑦變頻器控制系統(tǒng)具有在線檢測功能，運行中可監(jiān)測并數(shù)字顯示變頻器輸入電壓、電流，輸出電壓、電流、頻率、電機轉(zhuǎn)速等參數(shù)以及其他需要顯示的參數(shù)。

⑧變頻調(diào)速裝置對旁路柜內(nèi)的一次元件具有自動控制和電氣閉鎖功能;對于一拖二配置方案所可能出現(xiàn)的所有運行方式，都可通過對旁路柜內(nèi)的一次元件進行手動或自動操作來實現(xiàn)，同時，各一次元件間的互鎖邏輯也由變頻調(diào)速裝置自身來完成。

⑨變頻調(diào)速裝置設(shè)有以下保護:過電壓、過電流、欠電壓、缺相保護、短路保護、超頻保護、失速保護、變頻器過載、電機過載保護、半導(dǎo)體器件的過熱保護、瞬時停電保護等，并能聯(lián)跳輸入側(cè)6kV開關(guān)。

⑩變頻調(diào)速裝置內(nèi)置PLC，具有與機組DCS系統(tǒng)的通訊接口，并能以硬接線形式反饋變頻調(diào)速裝置的主要狀態(tài)和故障報警信號。變頻調(diào)速裝置的I/O包含以下幾種開關(guān)量信號和模擬量信號:

·模擬量輸入:頻率調(diào)節(jié)(轉(zhuǎn)速給定)，采用4～20mA的直流電流形式;

·模擬量輸出:變頻器的輸出電流頻率，采用4～20mA的直流電流形式;

·開關(guān)量輸入:起動、停止、復(fù)位，采用無源節(jié)點形式;

·開關(guān)量輸出:變頻器高壓就緒、變頻器運行、變頻器故障、變頻器停止、手動/自動轉(zhuǎn)換等信號，采用無源節(jié)點形式。

3 改造效果

凝結(jié)水泵變頻改造后，經(jīng)濟效益十分顯著。

電動機額定參數(shù):PN=1120kW，UN=6kV，IN=134.7A。根據(jù)日發(fā)電量，日平均負荷約為210MW，則未改變頻運行時的功率為565.32kW;變頻運行時，出口門全開，由變頻器調(diào)節(jié)出口水壓滿足運行要求，其功率為220.83kW、每小時節(jié)電344.49kW·h、節(jié)電率約60.94%。

每臺機組電機變頻全年運行如按4000小時、電費按0.3273元/kW·h計，則全年節(jié)約電量約137.796萬kW·h;2臺機組全年節(jié)約電費約90.2萬元;每噸標煤按500元計算，折合標煤約1804噸。

4 結(jié)論

國電重慶恒泰電廠對凝結(jié)水泵進行變頻改造后，每兩臺凝結(jié)水泵共用一套變頻系統(tǒng)，不僅降低了機組廠用電率，實現(xiàn)了節(jié)能降耗的目標，而且改善了機組的調(diào)節(jié)性能。經(jīng)過一段時間的運行，機組各方面性能指標均達到較好的狀態(tài)。

［1］方民輝，陳蘭君，唐立滇.高壓變頻器在300MW機組凝結(jié)水泵上的應(yīng)用［J］.云南電力技術(shù).2006，(2).

［2］馮陪一，閆福岐，馮昌.凝結(jié)水泵變頻節(jié)能改造［EB/OL］.http://www.gongkong.com/webpage/solutions/200805/2008051912194900002.htm，2008-05-19/2012-05-05.

［3］曾蓉.熱工保護與順序控制［M］.北京:中國電力出版社，2009.