凝結(jié)水系統(tǒng)變頻運行改造措施及效果

【摘要】分析了發(fā)電廠凝結(jié)水系統(tǒng)進行變頻改造的意義，探究了凝結(jié)水系統(tǒng)變頻改造的措施及注意事項。對變頻改造方式和傳統(tǒng)的工頻運行方式進行了比較，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過變頻改造后，具有較好的節(jié)能效果。

【關(guān)鍵詞】凝結(jié)水系統(tǒng)；變頻改造；節(jié)能效果

隨著科技的發(fā)展和人們生活水平的提高，對于能源的需求越來越廣泛，地球上不可再生能源的數(shù)量日益減少。為了節(jié)約能源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，低碳節(jié)能成為目前社會發(fā)展的一個主要趨勢。對于我國發(fā)電廠來說，管理工作的重中之重就是加快節(jié)能技改，降低能源的消耗，降低成本，提高發(fā)電廠的經(jīng)濟效益。在發(fā)電廠中，凝結(jié)水系統(tǒng)是起著關(guān)鍵作用的動力設(shè)備，在實際運行過程中電能消耗量巨大，如果能夠提高凝結(jié)水泵的工作效率，使其工作在最佳狀態(tài)，則能夠節(jié)省大量的能源。

1、凝結(jié)水系統(tǒng)變頻改造的意義

在電廠的實際運行過程中，凝結(jié)水系統(tǒng)隨著機組的發(fā)電與工況的變化，系統(tǒng)中除氧器水位調(diào)節(jié)方式也隨之變化。在傳統(tǒng)的工頻設(shè)計中，對于運行過程的出水量無法自動調(diào)節(jié)，只能簡單通過進水調(diào)節(jié)閥開控制水位，出水只能通過再循環(huán)門來控制，凝結(jié)水系統(tǒng)沒有教好的自動調(diào)節(jié)手段。這種傳統(tǒng)的調(diào)控模式導(dǎo)致凝結(jié)水系統(tǒng)的電能消耗比較大，尤其是在低負荷工作狀態(tài)，功率和電能損耗更嚴重。因此，為了節(jié)約能源，提高效益，可以采用變頻調(diào)速裝置對凝結(jié)水系統(tǒng)的電氣設(shè)備進行變頻控制，使電氣設(shè)備的功耗能夠隨著負荷的變化而變化，以達到凝結(jié)水泵的給水量能夠隨著負荷的變化自動調(diào)節(jié)。這樣，不僅是減少凝結(jié)水系統(tǒng)的補水量，而且能夠大幅提高凝結(jié)水系統(tǒng)的可靠性和利用率，提高工作效率，節(jié)省能源，保持最佳經(jīng)濟運行狀態(tài)，達到節(jié)能降耗的目的。

2、凝結(jié)水系統(tǒng)變頻運行的改造措施及注意事項

隨著科技的快速發(fā)展，變頻器的發(fā)展也日新月異，型號和種類具有多樣性，筆者結(jié)合電廠的實際情況，提出了以下幾種改造措施。

2.1改造措施

第一、開環(huán)控制的通用變頻器三相異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)

a、原理圖

b、該控制系統(tǒng)的特點

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、運行的穩(wěn)定性和可靠性高；

缺點：開環(huán)的控制方式?jīng)Q定了其調(diào)速的精度和動態(tài)響應(yīng)特性比較差，特別在低俗運轉(zhuǎn)的區(qū)域，調(diào)速的范圍和精度都不高，很難達到0.5%的精度要求。因此這種變頻調(diào)速模式僅適用于那些對精度要求不高的電氣設(shè)備的變頻。

第二、無速度傳感器的矢量控制變頻器異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)

a、原理圖

b、該控制系統(tǒng)特點

對比圖1和圖2可知，兩者的不同在于所選擇的變頻器種類。圖2采用的是無速度傳感器矢量控制的變頻器，這種類型的變頻器可以對三相異步電動機的磁通和轉(zhuǎn)矩電流進行檢測和控制，能夠使三相異步電動機的電壓和頻率自動發(fā)生變化，以保證指令值與實際的檢測結(jié)果保持相同，達到矢量控制的目的。雖然圖2的系統(tǒng)也屬于開環(huán)控制系統(tǒng)，但是大大提高了調(diào)速的范圍和精度，轉(zhuǎn)速的精度約等于0.5%，轉(zhuǎn)速的相應(yīng)也大幅度提高。

第三、帶速度傳感器矢量控制變頻器的異步電機閉環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)

a、原理圖

b、該控制系統(tǒng)的特點

優(yōu)點：可進行調(diào)速的范圍比較廣，既能在低速區(qū)控制，也能在高速區(qū)控制；能夠?qū)D(zhuǎn)矩進行精確控制；動態(tài)響應(yīng)速度快；電動機的加速度具有很好的特性等。

缺點：異步電動機由于安裝了速度傳感器，其結(jié)構(gòu)和可靠性有了一定程度的降低；運行的電路多了反饋環(huán)節(jié)，提高了電路出現(xiàn)故障的幾率。

上述三種變頻改進措施，可以依據(jù)電廠的實際情況進行選擇。

2.2選擇變頻器的注意事項

（1）可靠性高

由于發(fā)電廠的特殊性，變頻器必須具備很高的可靠性，以保證發(fā)電廠的正常和安全運行。

（2）變頻器輸入諧波對電力系統(tǒng)造成的影響

若變頻器產(chǎn)生較多的諧波，將會給發(fā)電廠的系統(tǒng)造成以下危害：繼電保護裝置誤動作；測量儀表的精度降低；給電廠其他電力設(shè)備的正常運行造成較大影響；導(dǎo)致電廠用電設(shè)備損耗增加，甚至損壞。

（3）變頻器輸出波形對電機的影響

目前很多電廠在進行凝結(jié)水變頻系統(tǒng)改造時，都是屬于舊有設(shè)備的改造，而舊設(shè)備多數(shù)是設(shè)計為電網(wǎng)直接運行的，要求基本的電壓波形屬于正弦波。若變頻器輸出波形質(zhì)量低，則會引起電機過熱、轉(zhuǎn)矩脈動、噪音增大等，這些都降低了電機的絕緣效果。

（4）變頻器要有可靠的冷卻裝置

變頻器早高溫狀態(tài)運行時，很容易出現(xiàn)驟停的現(xiàn)象，因此變頻器在運行時，最好有兩套冷卻裝置，并且這兩套冷卻裝置要相互獨立，互不依賴。

（5）變頻器要有良好的運行環(huán)境

變頻器應(yīng)運行在清潔、通風(fēng)、干燥的環(huán)境，變頻器的變壓器柜和濾網(wǎng)應(yīng)該定期清掃。如果運行環(huán)境較差，將會阻塞變頻器功率柜的濾網(wǎng)，導(dǎo)致冷卻效果降低、功率柜溫度超過極限而停止運行。

3、凝結(jié)水系統(tǒng)變頻改造的運行效果

3.1高壓變頻器的選擇

筆者結(jié)合自身電廠的特點，最終決定選用廣州智光電機有限公司的Zinvert-A5H1250/6Y高壓變頻調(diào)速裝置，選擇其主要原因如下：

（1）具有完善的功能系統(tǒng)

該高壓變頻裝置具備完善的自控與通信功能，主控制室還配備監(jiān)控計算機，最大可監(jiān)控的距離遠達1200m，并且該系統(tǒng)還具有成本低、抗干擾能力強、監(jiān)控距離遠、實現(xiàn)較好的人機交互、能多種方式顯示設(shè)備的運行狀態(tài)、操作方便、顯示直觀、便于維護等優(yōu)點。

（2）控制系統(tǒng)可靠性強

凝結(jié)水系統(tǒng)在進行改造時，所有信號的檢測和驅(qū)動系統(tǒng)與現(xiàn)用的DCS系統(tǒng)是完全獨立的，因此調(diào)節(jié)時采用定頻運行閥門控制，若后續(xù)進行DCS改造，也可以采用前面的控制系統(tǒng)，兩者具有相同的控制系統(tǒng)，能夠極大的提高控制系統(tǒng)運行的可靠性。

（3）變頻器可靠性措施方案

為了保證改造后變頻系統(tǒng)的可靠性，能夠提前設(shè)置故障預(yù)處理方案，以防止當(dāng)變頻系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能夠?qū)㈦姍C投切到工頻下運行，確保凝結(jié)水系統(tǒng)能夠正常工作。具體做法是：給改造后的變頻系統(tǒng)配置旁路柜，一旦變頻系統(tǒng)發(fā)生異常，控制器就會自動跳開DLI，連鎖關(guān)閉變頻系統(tǒng)的出水閥門，同時連鎖啟動整個系統(tǒng)的備用水泵，將凝結(jié)水系統(tǒng)自動切換到工頻狀態(tài)，以確保凝結(jié)水系統(tǒng)的正常運行。

（4）專業(yè)優(yōu)點

在選擇智光公司的變頻設(shè)備時，除了考慮上述的特點外，還兼顧了以下一些特點：變頻器采用高速光纖技術(shù)，是多級H橋的模塊結(jié)構(gòu)；在運行的過程中不會對電網(wǎng)造成諧波污染；在電機沒有停止的情況下能夠直接啟動高壓變頻系統(tǒng)；變頻調(diào)速系統(tǒng)采用了自創(chuàng)的三重短路保護；系統(tǒng)具有較高的耐電網(wǎng)波動能力；電源的輸入多達4路，并采用交-直流輸入，互為備用，確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。

3.2凝結(jié)水變頻改造的效果

由上表統(tǒng)計結(jié)果可知，凝結(jié)水系統(tǒng)經(jīng)過變頻改造后，電能的節(jié)省能夠達到15%-25%。由于不同機組之間的調(diào)峰關(guān)系，機組的負荷會隨之發(fā)生變化，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，負荷越低，輸入的電流就會越低，凝結(jié)水系統(tǒng)的輸入功率也比較低，節(jié)電效果明顯。根據(jù)筆者所在電廠的負荷情況，綜合節(jié)電的效率估計能夠達到30%左右。

4、結(jié)束語

綜上所述，在對某機組進行改造后，通過記錄的節(jié)能分析預(yù)測，發(fā)電廠的凝結(jié)水系統(tǒng)進行變頻改造后，將會顯著提高發(fā)電廠的經(jīng)濟效益。所以，在發(fā)電廠的凝結(jié)水系統(tǒng)中采用變頻調(diào)速系統(tǒng)，具有較好的節(jié)省電能效果，能夠使發(fā)電廠降低成本，提高經(jīng)濟效益。

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作者簡介

黃位驊（1986.02- ）：男，漢族，海南澄邁人，大學(xué)本科學(xué)歷，浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司，助理工程師、主要從事熱能與動力工程專業(yè)工作。