高壓變頻技術(shù)在200MW機(jī)組給水泵中的應(yīng)用

摘 要：介紹了高壓變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展概況和基本原理，將其應(yīng)用于給水泵系統(tǒng)中，變頻器運行穩(wěn)定、可靠，通過與傳統(tǒng)調(diào)速方式對比分析得出結(jié)論，采用變頻調(diào)速的給水泵性能優(yōu)越，節(jié)能效果明顯。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速；給水泵；節(jié)能

中圖分類號：TM921.51

目前，我國的火力發(fā)電占據(jù)電力工業(yè)的絕對優(yōu)勢，發(fā)電企業(yè)既是電能的生產(chǎn)者，也是消耗電能的大客戶。隨著電網(wǎng)容量的不斷增加，用電峰谷差也逐步增大，需要機(jī)組調(diào)峰幅度相應(yīng)增加，作為電廠的主要輔機(jī)設(shè)備的風(fēng)機(jī)、水泵等，在固定轉(zhuǎn)速下，耗電率將隨著負(fù)荷率的下降相對上升，直接影響到廠用電指標(biāo)和全廠經(jīng)濟(jì)效益，尤其是鍋爐的電動給水泵，其耗電率占廠用電的20%～30%，是全廠耗電量最高的輔機(jī)設(shè)備。采用變頻調(diào)速技術(shù)，實現(xiàn)給水泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，是降低給水泵單耗，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。

給水泵一般在設(shè)計安裝時就采用機(jī)械式的液力耦合器調(diào)速，初期投資較小，性能平滑，裝置較可靠，有一定的節(jié)電效果。采用變頻調(diào)速技術(shù)改造后，不僅可以減少電動機(jī)在運行工況頻繁變化情況下的損耗，對于大容量電動機(jī)采用軟起動的方式，可減少對廠用電系統(tǒng)的沖擊，延長電動機(jī)使用壽命，保證設(shè)備安全穩(wěn)定運行。由于電動機(jī)的軟起動可以使起動轉(zhuǎn)矩高，并能夠做到平滑無沖擊，所以采用調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)電動機(jī)軟起動的安全效果非常顯著。

1 相關(guān)參數(shù)

1號給水泵技術(shù)如表1所示。

（1）設(shè)置一臺獨立出來的給水泵前置泵，由工頻運行的6kV電動機(jī)進(jìn)行控制，解決了變頻運行時前置泵不能滿足給水泵汽蝕余量的問題。

（2）1號給水泵額定轉(zhuǎn)速為5294r/min，工頻運行時，轉(zhuǎn)速設(shè)定為1500r/min，變頻后不采用液力耦合器進(jìn)行調(diào)速，而是設(shè)置一套增速齒輪組，將轉(zhuǎn)速由1500r/min增加到5400r/min，利用變頻器控制轉(zhuǎn)速，保證各種工況的運行要求。

（3）增設(shè)給水泵潤滑油站，通過潤滑油系統(tǒng)來解決增速齒輪箱及電機(jī)軸瓦的潤滑問題，并為潤滑油裝設(shè)了冷卻系統(tǒng)。

2 給水泵性能試驗

2.1 試驗過程

測定1號給水泵的流量、揚程、軸功率和效率等性能指標(biāo)，繪制性能曲線，驗證其效率是否達(dá)到設(shè)計值。依據(jù)試驗要求工況，調(diào)整6號機(jī)組負(fù)荷至目標(biāo)負(fù)荷，保持進(jìn)汽參數(shù)等指標(biāo)穩(wěn)定運行；停止鍋爐排污、蒸汽吹灰、聯(lián)箱放水、對外供水及廠用蒸汽等；回?zé)嵯到y(tǒng)按設(shè)計系統(tǒng)正常投入；關(guān)閉1號給水泵再循環(huán)電動門和手動門，循環(huán)系統(tǒng)其余閥門按6號機(jī)組性能考核試驗方案隔離清單進(jìn)行隔離，使機(jī)組為純單元系統(tǒng)運行。

試驗期間保持給水流量穩(wěn)定.機(jī)組穩(wěn)定1小時后開始測試，每30秒鐘記錄一次數(shù)據(jù)。1號給水泵性能試驗分別在機(jī)組200MW、180MW、160MW和140MW負(fù)荷工況下進(jìn)行。主要試驗結(jié)果如表3所示。

2.2 保證性能評價

由圖1得知，1號給水泵的流量-揚程曲線與容差十字線相交。因此，1號給水泵的流量和揚程均達(dá)到保證性能。通過規(guī)定的工作點（QG，HG）和Q-H坐標(biāo)軸的原點的直線與測得的流量-揚程曲線的交點A作一條垂直線與流量-效率的交于一點B。1號給水泵在點B處的效率值為81.41%，在效率容差范圍之內(nèi)，1號給水泵的效率達(dá)到保證性能。

3 節(jié)能效果分析

1號給水泵200MW負(fù)荷耗電率為1.74%，單耗為5.580kW·h/t汽，耗電率和單耗水平低于同容量通過液力耦合器拖動的給水泵。

為比較1號給水泵節(jié)電效果，對變頻調(diào)速給水泵與液力耦合器調(diào)速給水泵日消耗電量進(jìn)行了統(tǒng)計。變頻調(diào)速給水泵比液力耦合器調(diào)速給水泵日均節(jié)約電量17339千瓦時，與液力耦合器調(diào)速給水泵相比節(jié)電21.2%。1千萬時電量按0.3元計算，日均節(jié)約5202元；按機(jī)組年運行6700小時計算，全年節(jié)約資金145萬元。變頻調(diào)速給水泵投資為782.4萬元（變頻器497萬元，增速組285.4萬），液力耦合器調(diào)速給水泵總投資為293.4萬元，變頻調(diào)速給水泵較液力耦合器調(diào)速給水泵多投資489萬元，預(yù)計3.37年內(nèi)可收回多增加投資。

可見，變頻調(diào)速給水泵雖初投資較多，但其節(jié)能效果明顯，投資回收較快，具有很好的應(yīng)用價值。

4 結(jié)束語

變頻調(diào)速技術(shù)在火電廠電動機(jī)調(diào)速中占有相當(dāng)大的優(yōu)勢。合理采用變頻控制技術(shù)，可以獲得良好的節(jié)能效果和理想的調(diào)節(jié)要求。采用高壓變頻技術(shù)的給水泵運行平穩(wěn)，變頻裝置安全可靠，調(diào)速性能優(yōu)越，完全能滿足機(jī)組任何負(fù)荷及各種運行方式下鍋爐上水的要求，而且便于使用與維護(hù)。此外，如果均勻改變供電頻率，就可以可平滑地改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。變頻調(diào)速屬于無級調(diào)速，其調(diào)速平滑，減少了對機(jī)械負(fù)載的沖擊，變頻器可以實現(xiàn)0Hz到50Hz輸出，甚至可達(dá)數(shù)百赫茲，具有很寬的調(diào)速范圍，且線性度一般可以達(dá)到0.99。

目前國產(chǎn)200MW機(jī)組大都參與電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)峰運行，機(jī)組負(fù)荷率不穩(wěn)定。以高壓變頻器取代原有的液力耦合器拖動電機(jī)能夠取得明顯的節(jié)能效果。另外，高壓變頻器在減小電動機(jī)啟動時對廠用電源的沖擊和提高機(jī)組自動化程度等方面有著很好的效果，也使得廠用電源運行的穩(wěn)定性也得到提升，具有非常好的應(yīng)用價值和推廣意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]耿振永，馬發(fā)佑，趙志勇.淺談高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修，2011（S1）.

[2]趙金峰，李軍.200MW機(jī)組變頻調(diào)速給水泵效率測試及節(jié)能效果分析[J].吉林電力，2011（02）.

作者簡介：李軍（1978-），男，工程師，從事發(fā)電廠電氣運行工作。

作者單位：大唐長春第二熱電有限責(zé)任公司，長春 130031