火電廠凝泵變頻改造設(shè)計(jì)研究

劉姝穎

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)受到環(huán)境污染和能源短缺這些因素的嚴(yán)重制約，并且我國(guó)政府已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了環(huán)保與資源在社會(huì)中的重要性，同時(shí)對(duì)于建設(shè)友好型節(jié)約資源環(huán)境社會(huì)制定了相應(yīng)的政策方針。在火力發(fā)電廠中的各類輔助機(jī)械設(shè)備中，水泵和風(fēng)機(jī)則是占了很大的部分，且這些設(shè)備普遍存在大馬拉小車的現(xiàn)象，運(yùn)行效率低，大量能源在終端利用中被浪費(fèi)掉。其中，火力發(fā)電廠凝結(jié)水泵的節(jié)能很值得關(guān)注，本文就火電廠凝泵變頻改造設(shè)計(jì)進(jìn)行研究分析。

關(guān)鍵詞：火電廠 凝泵變頻改造 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（a）-0113-02

如今在我國(guó)的電源結(jié)構(gòu)中，火電裝機(jī)容量占74%，發(fā)電量占80%。在這個(gè)基礎(chǔ)之上對(duì)于國(guó)內(nèi)火電廠的火電機(jī)組及其輔機(jī)設(shè)備的節(jié)能改造是極其重要的。這其中風(fēng)機(jī)水泵類設(shè)備占了大部分，另外隨之而來(lái)的火電機(jī)組調(diào)峰力度逐步加大，這些機(jī)組的負(fù)荷變化范圍非常大，所以得進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)水泵的流量從而適應(yīng)機(jī)組負(fù)荷的變化?，F(xiàn)在調(diào)節(jié)流量的方式大部分都是節(jié)流閥調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)流量的方式無(wú)法大范圍地調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的輸出功率，因此浪費(fèi)了大量的能源。隨著能源危機(jī)的逐步迫近，能源在人們的意識(shí)中也越來(lái)越重要，所以我國(guó)在電力行業(yè)的改革必須適應(yīng)新形勢(shì)逐步的深化，對(duì)火電廠機(jī)組及其輔機(jī)設(shè)備的節(jié)能改造迫在眉睫。

1 高壓變頻應(yīng)用狀況

高壓變頻技術(shù)在1995年取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展后，開始在工業(yè)領(lǐng)域中得到實(shí)際應(yīng)用。2000年以后，高壓變頻技術(shù)在國(guó)內(nèi)電力行業(yè)中廣泛應(yīng)用，開始形成市場(chǎng)規(guī)模，成為電氣傳動(dòng)領(lǐng)域新的增長(zhǎng)點(diǎn)。隨著成套服務(wù)概念的認(rèn)識(shí)與實(shí)踐的深入，高壓變頻應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展路線逐步確定：高壓變頻應(yīng)用控制技術(shù)和高壓變頻環(huán)境控制技術(shù)兩條主要發(fā)展路線。自2007年初確定下來(lái)后，一直延續(xù)到現(xiàn)在，并且得到不斷的充實(shí)和完善，技術(shù)延伸和產(chǎn)品線擴(kuò)展為客戶提供了靈活、多樣、更為有效的系統(tǒng)化節(jié)能解決方案。高壓變頻環(huán)境控制技術(shù)的研究，已經(jīng)由起初簡(jiǎn)單的環(huán)境冷卻，逐步延伸到解決包括溫度在內(nèi)的、濕度、粉塵、環(huán)境安全、空間運(yùn)用以及環(huán)保節(jié)能等一系列的具體技術(shù)內(nèi)涵。

對(duì)于單項(xiàng)技術(shù)的研究，也不再僅僅局限于0～40℃的運(yùn)行溫度這么簡(jiǎn)單，而是深入到什么樣的溫度、濕度條件下設(shè)備能夠發(fā)揮最佳性能，設(shè)備部件的運(yùn)行工況最好、使用壽命最長(zhǎng)、老化速度最慢，粉塵濃度對(duì)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性的影響等等一系列細(xì)致入微的技術(shù)端倪中來(lái)。

被廣泛推廣和應(yīng)用的高壓變頻協(xié)調(diào)控制技術(shù)，則是高壓變頻應(yīng)用控制系統(tǒng)研究發(fā)展出來(lái)的重要技術(shù)理論之一。它的理論研究和技術(shù)實(shí)現(xiàn)為提高高壓變頻應(yīng)用項(xiàng)目的系統(tǒng)安全、可靠性、穩(wěn)定性，避免設(shè)備非停影響連續(xù)生產(chǎn)，以及提高系統(tǒng)效率，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行工藝，保障項(xiàng)目更高節(jié)能指標(biāo)方面發(fā)揮了重要作用。通過(guò)對(duì)火電廠中變頻器的應(yīng)用情況的統(tǒng)計(jì)分析，我們發(fā)現(xiàn)高壓變頻在電廠中的應(yīng)用逐漸向大機(jī)組、大功率方向發(fā)展。這也同時(shí)表明，高壓變頻技術(shù)在安全、可靠性方面已得到認(rèn)可，同時(shí)也說(shuō)明高壓變頻器的確能帶來(lái)巨大的節(jié)能效益。因?yàn)槟郾米冾l改造早先主要見諸于200 MW以下機(jī)組的低壓變頻節(jié)能改造項(xiàng)目應(yīng)用，因此，變頻技術(shù)在凝聚水系統(tǒng)中的應(yīng)用不存在應(yīng)用方面的技術(shù)門檻。當(dāng)高壓變頻技術(shù)走向成熟之時(shí)，凝聚泵方面的節(jié)能改造同樣受到用戶的青睞和認(rèn)可。市場(chǎng)的開發(fā)和應(yīng)用與高壓變頻在引風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用幾乎同步推進(jìn)。但是，因?yàn)槭袌?chǎng)容量和應(yīng)用推廣等諸多因素的原因；應(yīng)用情況并沒有引風(fēng)機(jī)顯著。

2 現(xiàn)場(chǎng)工況及存在的問題

某發(fā)電有限責(zé)任公司一期投產(chǎn)的兩臺(tái)超臨界6 kV/1000 kW機(jī)組，由于凝結(jié)水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程余量較大，調(diào)整門節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)壓降大，額定負(fù)荷時(shí)調(diào)整門節(jié)流揚(yáng)程占整個(gè)泵揚(yáng)程的36.06%，低負(fù)荷時(shí)節(jié)流更加嚴(yán)重，為此進(jìn)行了變頻改造此次凝結(jié)水泵系統(tǒng)的變頻改造采用一拖二手動(dòng)旁路方案。

凝泵變頻器的配置方式一般分為“一拖一”和“一拖二”兩種。在“一拖一”方式下凝泵與變頻器一一對(duì)應(yīng)，此時(shí)可以采用兩臺(tái)變頻泵互為備用或是僅采用一臺(tái)變頻泵作為主用泵、另一臺(tái)工頻泵處于熱備用方式；而“一拖二”方式下單元機(jī)組僅配置一臺(tái)變頻器，運(yùn)行/備用凝泵分別處于變頻 /工頻運(yùn)行方式，這樣可以定期對(duì)主/備用凝泵進(jìn)行切換操作以保持兩臺(tái)凝泵的使用壽命大致相當(dāng)。此時(shí)需要在兩組切換機(jī)構(gòu)間設(shè)置切換互鎖裝置，防止在機(jī)組運(yùn)行時(shí)進(jìn)行運(yùn)行方式人工切換時(shí)引發(fā)的誤操作。。

交流高壓電機(jī)的直接起動(dòng)會(huì)產(chǎn)生巨大的電流沖擊和轉(zhuǎn)矩沖擊，在很短的起動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子籠型繞組及阻尼繞組將承受很高的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，致使籠條的端環(huán)斷裂。而且能造成定子繞組絕緣的機(jī)械損傷和磨損，從而導(dǎo)致定子繞組絕緣擊穿。直接起動(dòng)時(shí)的大電流還會(huì)引起鐵芯振動(dòng)，使鐵芯松馳，引起電機(jī)發(fā)熱增加。由于變頻器可以做到起動(dòng)轉(zhuǎn)矩高且平滑無(wú)沖擊，對(duì)延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的使用壽命，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，保證機(jī)組正常運(yùn)行是很有必要的。

3 凝結(jié)水泵變頻器安裝位置的確定

4 運(yùn)行分析

由于凝結(jié)水泵在設(shè)計(jì)時(shí)留有很大余量，實(shí)測(cè)結(jié)果50%負(fù)荷時(shí)節(jié)能率為70%，滿負(fù)荷時(shí)節(jié)能率也達(dá)15%。節(jié)能效果十分明顯。同時(shí)，電機(jī)變頻啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流平穩(wěn)上升，電機(jī)啟動(dòng)非常平穩(wěn)。

5 應(yīng)用分析

此次600 MW超超臨界機(jī)組凝結(jié)水泵系統(tǒng)經(jīng)過(guò)高壓變頻改造后投入運(yùn)行，其各項(xiàng)測(cè)試性能指標(biāo)良好，兩個(gè)調(diào)整門截流噪音及振動(dòng)明顯減小，全年平均節(jié)電率為57%，節(jié)能效果十分明顯，改造非常成功。

6 結(jié)語(yǔ)

利用高壓變頻器對(duì)凝結(jié)泵電機(jī)進(jìn)行變頻控制，實(shí)現(xiàn)給水流量的變負(fù)荷調(diào)節(jié)。這樣，不僅解決了控制閥調(diào)節(jié)線性度差、純滯延大等難以控制的缺點(diǎn)，而且提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性；更重要的是減小了因調(diào)節(jié)閥門孔口變化造成的壓流損失，減輕了控制閥的磨損，降低了系統(tǒng)對(duì)管路密封性能的破壞，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，維護(hù)量減小，改善了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，節(jié)約能源，為降低電廠廠用電率提供了良好的途徑。

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