科陸CL2700高壓變頻器在發電廠凝結水泵上的應用

1 項目概況
變頻調速裝置可以使電動設備處于最佳運行狀態，大大提高運行效率，達到節能的目的。以前在發電廠變頻調速技術主要用于中、小型設備上，如給煤機、給粉機、中、小型風機、水泵及其它領域等，并得到了廣泛的應用。目前高電壓大功率電動機的變頻調速裝置的使用也越來越多。我公司的2X300MW機組凝結水泵，通過技術改造，大膽使用了高壓變頻器，獲得了很好的經濟效益，并取得了一定經驗。

2 凝結水泵變頻改造方案
凝結水泵是汽輪機熱力系統中的主要輔機設備之一，它的作用是把凝汽器中的凝結水打入低壓加熱器加熱后送入除氧器內。由于凝結水泵采用定速運行，出口流量只能由控制閥門調節，節流損失大、出口壓力大、管損嚴重、系統效率低，且經常發生泄漏，造成能源浪費。而且由于控制閥門為電動機械調整結構，線性度不好、調節品質差、自動投入率低；頻繁的開關調節，容易出現各種故障，使現場維護量增加，造成各種資源的浪費。
我公司300MW機組配備2臺100%容量的凝結水泵，型號9LDTNA4，額定流量841m3/h，揚程280m，轉速1480rpm，配用1000kW的異步電動機，閥門調節。現增設高壓變頻器采用無級調速，功耗隨機組負荷變化而變化，進而提高設備利用率，達到實現最佳經濟運行目的。改造遵循“最小改動，最大可靠性，最優經濟性”的原則。系統改造如圖2所示。

從圖2方案看出：用1臺變頻器連接2臺電機，正常時變頻器拖動1臺凝泵變頻運行，另1臺工頻備用；當變頻器或運行的凝泵發生故障時，備用凝泵可以工頻運行，使用原來的閥門調節方式，保證機組正常運行。
2.1變頻改造方案的優缺點分析
充分利用變頻器和現有設備，投資相對較少，既保留了原系統的控制操作方式不變，又保證了系統改造后緊急狀態下的工頻恢復運行，易于系統維護。缺點：系統接線較復雜；需增加高壓斷路器，二次回路需要增加閉鎖回路；定期切換操作較繁瑣。
2.2 正常運行方式
正常時，比如#51泵運行在變頻調速狀態下，電源通過#50開關至變頻器，然后通過#510輸出至#51泵電機。此時#52泵的#52凝泵工頻開關處于備用狀態，各開關的邏輯關系如下：
（1）工頻開關合閘條件：

（2）變頻器出口開關的合閘條件：

2.3 一臺泵發生故障情況的運行方式
當變頻控制的工作泵發生故障跳閘，或出力不足等故障時，另一臺泵會自動工頻投入運行（與原自投方式一致）。將發生故障的泵處理好后，再按上述方式切換至變頻運行。在此之前備用泵只能工頻運行，不能調速。
相關控制回路必滿足下列邏輯：

2.4定期切換的順序操作
（1）合#52凝泵工頻開關，工頻開啟#52泵，調整負荷由#52凝泵接待。
（2）斷開#510開關，合上#51開關，#51凝泵工頻運行，調整負荷由#51凝泵接待。
（3）斷開#52開關，合上#520開關將#52接入變頻器，變頻控制開啟#52泵。
（4）調整#52泵變頻運行接待全部負荷后，停#51泵至備用，切換完成。#52泵切換到#51泵，順序相同。
2.5 高壓變頻器的選用
通過收資和調研，結合凝泵運行實際情況，決定采用國產引進型高壓變頻器，我們使用了北京利德華福的HARSVERT－A06/130高壓變頻器，具體參數如表1

3 使用變頻器的效益分析
（1）節約廠用電效果顯著
表2是部分運行數據，對本機改造前后的電流作一個縱向比較，可以發現電流減小許多。

表3是某月的電能統計，作一個同類機組的橫向比較，可以看出凝泵用電減少許多。

以每臺機組年發電量15億千瓦時計算，使用變頻器可節約廠用電330萬千瓦時，折合人民幣100萬元。
（2）減少電機啟動時的電流沖擊
電機直接啟動時的最大啟動電流可達額定電流的7倍；星角啟動為4～5倍；電機軟啟動器也要達到2.5倍。觀察變頻器起動的負荷曲線，可以發現它啟動時基本沒有沖擊，電流從零開 始，僅是隨著轉速增加而上升，不管怎樣都不會超過額定電流。因此凝泵變頻運行解決了電機啟動時的大電流沖擊問題，消除了大啟動電流對電機、傳動系統和主機的沖擊應力，大大降低了日常維護保養費用。
（3）延長設備壽命
使用變頻器可使電機轉速變化沿凝泵的加減速特性曲線變化，沒有應力負載作用于軸承上，延長了軸承的壽命。同時有關數據說明，機械壽命與轉速的倒數成正比，降低凝泵轉速可成倍地提高凝泵壽命，凝泵的使用費用自然就降低了。
（4）降低噪音
我廠凝結水泵改用變頻器驅動后，降低水泵轉速運行的同時，噪音將大幅度地降低，當轉速降低50%時，噪音可減少十幾個絕對分貝。同時消除了停車和啟動時的打滑和尖嘯聲，克服了由于調門線性度不好，調節品質差，引起管道錘擊和共振，造成給水系統上水管道強烈震動的缺陷。凝結水泵變頻運行后，噪音、振動都大為減少，變化相當可觀。
總之，大型汽輪發電機組凝泵推廣使用變頻調速器，可以大幅度降低廠用電率，減少發電成本，提高競價上網的競爭能力。