發電廠凝結水泵高壓變頻技術研究與應用

邱少遠

摘 要：通過對發電廠凝結水泵高壓變頻項目的研究，從安全性和經濟性兩方面進行分析，指出凝結水泵變頻節能改造具有很好的應用和推廣價值。

關鍵詞：發電廠；凝結水泵；高壓變頻；變頻改造

中圖分類號：TM921.5；TM621 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）14-0005-02

在國家大力推進節能降耗的政策下，電力系統各單位都高度關注了節能降耗工作，把節約能源放在首位，實行全面、嚴格的節約能源制度和措施，依靠科技進步和創新，廣泛采用先進技術，引入先進節能管理模式，開展節能降耗工作。其中，高壓輔機變頻改造就是當前應用廣泛的節能降耗措施。

本文分析的凝結水泵控制閥門開度在50%～60%，節流損失較大；同時，采用凝結水泵一用一備的方式，一旦變頻異常，將會對機組安全運行造成很大的影響，因此，提出在凝結水泵應用高壓變頻是比較理想的選擇。通過總結凝結水泵變頻應用情況和效果，指出凝結水泵變頻節能改造具有很好的應用和推廣價值。

1 凝結水系統概況及參數

該電廠發電機組汽機采用的是東方汽輪機生產廠家生產的N300-16.7/537/537-Ⅲ型汽輪機，其設計凝結水流量為1 000 t/h，機組每臺的設計分別為A，B凝結水泵兩種方式，凝結水系統正常，由一臺凝結水泵工作，還準備了一臺凝結水泵備用，利用除氧器水位來調整門開度調節除氧器的水位。圖1為凝結水系統的構成。經過凝結水泵升壓后的凝結水通過除氧器水位調整門后，經低加系統進入除氧器。母管上的凝結水同時為旁路二級、三級減溫水提供水源。

凝結水系統原控制方式：兩臺凝結水都是工頻，額定轉速運行。正常起動時凝結水泵合閘30 s后，聯鎖開凝結水泵出口門，一臺泵運行，另一臺處于備用。當運行中的凝結水泵跳閘或凝結水母管壓力低于1.3 MPa延時3 s，備用泵聯鎖啟動。

凝結水泵參數：型號9LDTN-7，揚程240 m，流量1 000 m?，轉速1 480 r/min，軸功率817 kW，效率80%，沈陽水泵廠。

凝結水泵電機參數：型號YLST500-4，額定功率1 000 kW，額定電壓6 kV，額定電流118.8 A，額定轉速1 487 r/min，效率93.1%，功率因數0.87，湘潭電機廠。

正常運行（以機組負荷250 MW為例）除氧器水位調整門開度約30%，壓力為2.7 MPa，存在較大節流損失和阻力損失。

2 凝結水泵變頻改造實施方案

2.1 一次接線方案

凝結水泵變頻改造采用變頻器與電機一拖一帶工頻旁路的接線方式，一拖一帶工頻旁路方式安全可靠、接線簡單，其連接方式如圖2所示。

2.2 變頻控制方式選擇

電機轉速的自動控制：機組DCS綜合負荷、凝汽器內的水位等，給出4～20 mA信號送至變頻器，變頻器接受到來自DCS給定的信號調節電機的轉速。

變頻器自動啟動：在變頻器就緒狀態下，送進線電源，變頻器經設定的延時自動啟動，啟動后按變頻設置的最低轉速運行，然后按DCS給定的轉速型號進行自動調節。

變頻器正常停機：將變頻調節頻率降至最低頻率，分開進線電源開關。

聯鎖跳閘和閉鎖原則：變頻器故障聯跳進線電源開關；當變頻高壓柜門未關好、風扇停止、控制電源消失失控和超溫等時，不允許啟動變頻運行，如果運行，將發出報警信息；旁路刀閘和變頻出線刀閘不允許同時合閘。

凝結水泵工作與備用泵的聯鎖：變頻方式不做備用。當變頻故障后，聯跳進線開關，同時聯起備用泵，并及時將變頻泵轉為工頻旁路方式。當凝結水泵由變頻方式啟動時，延時180 s聯開出口門；當凝結水泵由工頻方式啟動時，延時30 s聯開出口門。

變頻方式運行時，除氧器水位由泵的轉速控制，凝結水母管壓力由除氧器水位調門控制。

3 變頻改造效果

3.1 安全性方面

凝結水泵的設計裕量（設計為一備一，一臺凝結水泵運行即能滿足機組運行要求）可以保證即使一臺凝結水泵運行中發生故障，另一臺也能夠聯起，不會影響機組的正常運行。

3.2 經濟性方面

通過節能計算，一臺機組A凝結水泵變頻節能效率約為40.56%（見表2），凝結水泵變頻改造后節能顯著。變頻運行比工頻運行在6 kV斷路器處電流明顯下降。變頻運行和工頻運行的節能情況見表1.

以上節能數據是按每天基本負荷時間段，根據變頻電源電流與工頻運行電流比較計算得出，同時以電度統計計算作為參考。節能金額是按照當時上網電價含稅0.443 59元/kW·h（不含稅為0.379 14元/kW·h）來計算的。

3.3 對運行工藝的改善

凝結水泵改為變頻控制后，優化了凝結水泵的運行狀況和生產工藝，除氧器水位控制良好，母管壓力控制到預期目標，更好地穩定了機組運行，實現了自動控制。凝結水泵利用變頻運行，較好地提升凝結系統的自動調節性和穩定性。當凝結水泵變頻在運行工作時，把變頻器調整除氧器水位M/A站必須設置為自動控制，除氧器水位可選三沖量和單沖量兩種方式，除氧器調門投入超馳控制，除氧器水位依靠改變凝結水泵的轉速來改變流量，該自動調節性能穩定。

3.4 利于設備健康運行，可延長壽命

變頻啟動屬于軟啟動，電流從零開始，按給定的轉速信號，電流逐步上升到工況所需的電流值，避免了工頻啟動（啟動電流為額定電流的6～11倍）時大電流對電機、傳動系統和主機的沖擊應力，也不會造成母線電壓的波動。這樣不僅使設備的使用壽命大幅度增加，還降低了設備轉速和水母管壓力。

此外，由于在變頻運行過程中，凝結水流量的壓力會隨著機組負荷變化而變化，凝結水泵的轉速、電流也是一樣的。為了避免凝結水泵長時間在額定工作下運行，系統工作質量壓力也會減少，提高了凝結系統的低壓設備、凝結水泵主體和電機運行的安全性，提升了設備的壽命使用。

4 結束語

凝結水泵改為變頻控制后，除氧器水位控制良好，母管壓力也控制到預期目標，達到機組運行凝結水系統的調節要求。節能效果明顯，特別是機組低負荷運行時效果更加明顯，加快了成本的回收。凝結水泵變頻節能的成功改造具有極大的社會價值，為公司乃至該行業的變頻節能推廣積累了寶貴經驗，具有深遠意義。

參考文獻

[1]冶金部自動化研究院.大功率變頻調速技術的推廣應用[J].中國能源，1998（07）.

[2]楊耕，馬挺.淺析通用變頻器的工程技術要點[J].電力電子技術，2001（02）.

[3]電力工業部西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊（電氣二次部分）[M].北京：中國電力出版社，1994.

〔編輯：李玨〕

Abstract： Through the study of plant condensate pump high voltage inverter project be analyzed from the security and economic aspects， pointing out that the condensation energy saving pump frequency has good application and popularization value.

Key words： power plant； condensate pump； high voltage inverter； frequency transformation

摘 要：通過對發電廠凝結水泵高壓變頻項目的研究，從安全性和經濟性兩方面進行分析，指出凝結水泵變頻節能改造具有很好的應用和推廣價值。

關鍵詞：發電廠；凝結水泵；高壓變頻；變頻改造

中圖分類號：TM921.5；TM621 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）14-0005-02

在國家大力推進節能降耗的政策下，電力系統各單位都高度關注了節能降耗工作，把節約能源放在首位，實行全面、嚴格的節約能源制度和措施，依靠科技進步和創新，廣泛采用先進技術，引入先進節能管理模式，開展節能降耗工作。其中，高壓輔機變頻改造就是當前應用廣泛的節能降耗措施。

本文分析的凝結水泵控制閥門開度在50%～60%，節流損失較大；同時，采用凝結水泵一用一備的方式，一旦變頻異常，將會對機組安全運行造成很大的影響，因此，提出在凝結水泵應用高壓變頻是比較理想的選擇。通過總結凝結水泵變頻應用情況和效果，指出凝結水泵變頻節能改造具有很好的應用和推廣價值。

1 凝結水系統概況及參數

該電廠發電機組汽機采用的是東方汽輪機生產廠家生產的N300-16.7/537/537-Ⅲ型汽輪機，其設計凝結水流量為1 000 t/h，機組每臺的設計分別為A，B凝結水泵兩種方式，凝結水系統正常，由一臺凝結水泵工作，還準備了一臺凝結水泵備用，利用除氧器水位來調整門開度調節除氧器的水位。圖1為凝結水系統的構成。經過凝結水泵升壓后的凝結水通過除氧器水位調整門后，經低加系統進入除氧器。母管上的凝結水同時為旁路二級、三級減溫水提供水源。

凝結水系統原控制方式：兩臺凝結水都是工頻，額定轉速運行。正常起動時凝結水泵合閘30 s后，聯鎖開凝結水泵出口門，一臺泵運行，另一臺處于備用。當運行中的凝結水泵跳閘或凝結水母管壓力低于1.3 MPa延時3 s，備用泵聯鎖啟動。

凝結水泵參數：型號9LDTN-7，揚程240 m，流量1 000 m?，轉速1 480 r/min，軸功率817 kW，效率80%，沈陽水泵廠。

凝結水泵電機參數：型號YLST500-4，額定功率1 000 kW，額定電壓6 kV，額定電流118.8 A，額定轉速1 487 r/min，效率93.1%，功率因數0.87，湘潭電機廠。

正常運行（以機組負荷250 MW為例）除氧器水位調整門開度約30%，壓力為2.7 MPa，存在較大節流損失和阻力損失。

2 凝結水泵變頻改造實施方案

2.1 一次接線方案

凝結水泵變頻改造采用變頻器與電機一拖一帶工頻旁路的接線方式，一拖一帶工頻旁路方式安全可靠、接線簡單，其連接方式如圖2所示。

2.2 變頻控制方式選擇

電機轉速的自動控制：機組DCS綜合負荷、凝汽器內的水位等，給出4～20 mA信號送至變頻器，變頻器接受到來自DCS給定的信號調節電機的轉速。

變頻器自動啟動：在變頻器就緒狀態下，送進線電源，變頻器經設定的延時自動啟動，啟動后按變頻設置的最低轉速運行，然后按DCS給定的轉速型號進行自動調節。

變頻器正常停機：將變頻調節頻率降至最低頻率，分開進線電源開關。

聯鎖跳閘和閉鎖原則：變頻器故障聯跳進線電源開關；當變頻高壓柜門未關好、風扇停止、控制電源消失失控和超溫等時，不允許啟動變頻運行，如果運行，將發出報警信息；旁路刀閘和變頻出線刀閘不允許同時合閘。

凝結水泵工作與備用泵的聯鎖：變頻方式不做備用。當變頻故障后，聯跳進線開關，同時聯起備用泵，并及時將變頻泵轉為工頻旁路方式。當凝結水泵由變頻方式啟動時，延時180 s聯開出口門；當凝結水泵由工頻方式啟動時，延時30 s聯開出口門。

變頻方式運行時，除氧器水位由泵的轉速控制，凝結水母管壓力由除氧器水位調門控制。

3 變頻改造效果

3.1 安全性方面

凝結水泵的設計裕量（設計為一備一，一臺凝結水泵運行即能滿足機組運行要求）可以保證即使一臺凝結水泵運行中發生故障，另一臺也能夠聯起，不會影響機組的正常運行。

3.2 經濟性方面

通過節能計算，一臺機組A凝結水泵變頻節能效率約為40.56%（見表2），凝結水泵變頻改造后節能顯著。變頻運行比工頻運行在6 kV斷路器處電流明顯下降。變頻運行和工頻運行的節能情況見表1.

以上節能數據是按每天基本負荷時間段，根據變頻電源電流與工頻運行電流比較計算得出，同時以電度統計計算作為參考。節能金額是按照當時上網電價含稅0.443 59元/kW·h（不含稅為0.379 14元/kW·h）來計算的。

3.3 對運行工藝的改善

凝結水泵改為變頻控制后，優化了凝結水泵的運行狀況和生產工藝，除氧器水位控制良好，母管壓力控制到預期目標，更好地穩定了機組運行，實現了自動控制。凝結水泵利用變頻運行，較好地提升凝結系統的自動調節性和穩定性。當凝結水泵變頻在運行工作時，把變頻器調整除氧器水位M/A站必須設置為自動控制，除氧器水位可選三沖量和單沖量兩種方式，除氧器調門投入超馳控制，除氧器水位依靠改變凝結水泵的轉速來改變流量，該自動調節性能穩定。

3.4 利于設備健康運行，可延長壽命

變頻啟動屬于軟啟動，電流從零開始，按給定的轉速信號，電流逐步上升到工況所需的電流值，避免了工頻啟動（啟動電流為額定電流的6～11倍）時大電流對電機、傳動系統和主機的沖擊應力，也不會造成母線電壓的波動。這樣不僅使設備的使用壽命大幅度增加，還降低了設備轉速和水母管壓力。

此外，由于在變頻運行過程中，凝結水流量的壓力會隨著機組負荷變化而變化，凝結水泵的轉速、電流也是一樣的。為了避免凝結水泵長時間在額定工作下運行，系統工作質量壓力也會減少，提高了凝結系統的低壓設備、凝結水泵主體和電機運行的安全性，提升了設備的壽命使用。

4 結束語

凝結水泵改為變頻控制后，除氧器水位控制良好，母管壓力也控制到預期目標，達到機組運行凝結水系統的調節要求。節能效果明顯，特別是機組低負荷運行時效果更加明顯，加快了成本的回收。凝結水泵變頻節能的成功改造具有極大的社會價值，為公司乃至該行業的變頻節能推廣積累了寶貴經驗，具有深遠意義。

參考文獻

[1]冶金部自動化研究院.大功率變頻調速技術的推廣應用[J].中國能源，1998（07）.

[2]楊耕，馬挺.淺析通用變頻器的工程技術要點[J].電力電子技術，2001（02）.

[3]電力工業部西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊（電氣二次部分）[M].北京：中國電力出版社，1994.

〔編輯：李玨〕

Abstract： Through the study of plant condensate pump high voltage inverter project be analyzed from the security and economic aspects， pointing out that the condensation energy saving pump frequency has good application and popularization value.

Key words： power plant； condensate pump； high voltage inverter； frequency transformation

摘 要：通過對發電廠凝結水泵高壓變頻項目的研究，從安全性和經濟性兩方面進行分析，指出凝結水泵變頻節能改造具有很好的應用和推廣價值。

關鍵詞：發電廠；凝結水泵；高壓變頻；變頻改造

中圖分類號：TM921.5；TM621 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）14-0005-02

在國家大力推進節能降耗的政策下，電力系統各單位都高度關注了節能降耗工作，把節約能源放在首位，實行全面、嚴格的節約能源制度和措施，依靠科技進步和創新，廣泛采用先進技術，引入先進節能管理模式，開展節能降耗工作。其中，高壓輔機變頻改造就是當前應用廣泛的節能降耗措施。

本文分析的凝結水泵控制閥門開度在50%～60%，節流損失較大；同時，采用凝結水泵一用一備的方式，一旦變頻異常，將會對機組安全運行造成很大的影響，因此，提出在凝結水泵應用高壓變頻是比較理想的選擇。通過總結凝結水泵變頻應用情況和效果，指出凝結水泵變頻節能改造具有很好的應用和推廣價值。

1 凝結水系統概況及參數

該電廠發電機組汽機采用的是東方汽輪機生產廠家生產的N300-16.7/537/537-Ⅲ型汽輪機，其設計凝結水流量為1 000 t/h，機組每臺的設計分別為A，B凝結水泵兩種方式，凝結水系統正常，由一臺凝結水泵工作，還準備了一臺凝結水泵備用，利用除氧器水位來調整門開度調節除氧器的水位。圖1為凝結水系統的構成。經過凝結水泵升壓后的凝結水通過除氧器水位調整門后，經低加系統進入除氧器。母管上的凝結水同時為旁路二級、三級減溫水提供水源。

凝結水系統原控制方式：兩臺凝結水都是工頻，額定轉速運行。正常起動時凝結水泵合閘30 s后，聯鎖開凝結水泵出口門，一臺泵運行，另一臺處于備用。當運行中的凝結水泵跳閘或凝結水母管壓力低于1.3 MPa延時3 s，備用泵聯鎖啟動。

凝結水泵參數：型號9LDTN-7，揚程240 m，流量1 000 m?，轉速1 480 r/min，軸功率817 kW，效率80%，沈陽水泵廠。

凝結水泵電機參數：型號YLST500-4，額定功率1 000 kW，額定電壓6 kV，額定電流118.8 A，額定轉速1 487 r/min，效率93.1%，功率因數0.87，湘潭電機廠。

正常運行（以機組負荷250 MW為例）除氧器水位調整門開度約30%，壓力為2.7 MPa，存在較大節流損失和阻力損失。

2 凝結水泵變頻改造實施方案

2.1 一次接線方案

凝結水泵變頻改造采用變頻器與電機一拖一帶工頻旁路的接線方式，一拖一帶工頻旁路方式安全可靠、接線簡單，其連接方式如圖2所示。

2.2 變頻控制方式選擇

電機轉速的自動控制：機組DCS綜合負荷、凝汽器內的水位等，給出4～20 mA信號送至變頻器，變頻器接受到來自DCS給定的信號調節電機的轉速。

變頻器自動啟動：在變頻器就緒狀態下，送進線電源，變頻器經設定的延時自動啟動，啟動后按變頻設置的最低轉速運行，然后按DCS給定的轉速型號進行自動調節。

變頻器正常停機：將變頻調節頻率降至最低頻率，分開進線電源開關。

聯鎖跳閘和閉鎖原則：變頻器故障聯跳進線電源開關；當變頻高壓柜門未關好、風扇停止、控制電源消失失控和超溫等時，不允許啟動變頻運行，如果運行，將發出報警信息；旁路刀閘和變頻出線刀閘不允許同時合閘。

凝結水泵工作與備用泵的聯鎖：變頻方式不做備用。當變頻故障后，聯跳進線開關，同時聯起備用泵，并及時將變頻泵轉為工頻旁路方式。當凝結水泵由變頻方式啟動時，延時180 s聯開出口門；當凝結水泵由工頻方式啟動時，延時30 s聯開出口門。

變頻方式運行時，除氧器水位由泵的轉速控制，凝結水母管壓力由除氧器水位調門控制。

3 變頻改造效果

3.1 安全性方面

凝結水泵的設計裕量（設計為一備一，一臺凝結水泵運行即能滿足機組運行要求）可以保證即使一臺凝結水泵運行中發生故障，另一臺也能夠聯起，不會影響機組的正常運行。

3.2 經濟性方面

通過節能計算，一臺機組A凝結水泵變頻節能效率約為40.56%（見表2），凝結水泵變頻改造后節能顯著。變頻運行比工頻運行在6 kV斷路器處電流明顯下降。變頻運行和工頻運行的節能情況見表1.

以上節能數據是按每天基本負荷時間段，根據變頻電源電流與工頻運行電流比較計算得出，同時以電度統計計算作為參考。節能金額是按照當時上網電價含稅0.443 59元/kW·h（不含稅為0.379 14元/kW·h）來計算的。

3.3 對運行工藝的改善

凝結水泵改為變頻控制后，優化了凝結水泵的運行狀況和生產工藝，除氧器水位控制良好，母管壓力控制到預期目標，更好地穩定了機組運行，實現了自動控制。凝結水泵利用變頻運行，較好地提升凝結系統的自動調節性和穩定性。當凝結水泵變頻在運行工作時，把變頻器調整除氧器水位M/A站必須設置為自動控制，除氧器水位可選三沖量和單沖量兩種方式，除氧器調門投入超馳控制，除氧器水位依靠改變凝結水泵的轉速來改變流量，該自動調節性能穩定。

3.4 利于設備健康運行，可延長壽命

變頻啟動屬于軟啟動，電流從零開始，按給定的轉速信號，電流逐步上升到工況所需的電流值，避免了工頻啟動（啟動電流為額定電流的6～11倍）時大電流對電機、傳動系統和主機的沖擊應力，也不會造成母線電壓的波動。這樣不僅使設備的使用壽命大幅度增加，還降低了設備轉速和水母管壓力。

此外，由于在變頻運行過程中，凝結水流量的壓力會隨著機組負荷變化而變化，凝結水泵的轉速、電流也是一樣的。為了避免凝結水泵長時間在額定工作下運行，系統工作質量壓力也會減少，提高了凝結系統的低壓設備、凝結水泵主體和電機運行的安全性，提升了設備的壽命使用。

4 結束語

凝結水泵改為變頻控制后，除氧器水位控制良好，母管壓力也控制到預期目標，達到機組運行凝結水系統的調節要求。節能效果明顯，特別是機組低負荷運行時效果更加明顯，加快了成本的回收。凝結水泵變頻節能的成功改造具有極大的社會價值，為公司乃至該行業的變頻節能推廣積累了寶貴經驗，具有深遠意義。

參考文獻

[1]冶金部自動化研究院.大功率變頻調速技術的推廣應用[J].中國能源，1998（07）.

[2]楊耕，馬挺.淺析通用變頻器的工程技術要點[J].電力電子技術，2001（02）.

[3]電力工業部西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊（電氣二次部分）[M].北京：中國電力出版社，1994.

〔編輯：李玨〕

Abstract： Through the study of plant condensate pump high voltage inverter project be analyzed from the security and economic aspects， pointing out that the condensation energy saving pump frequency has good application and popularization value.

Key words： power plant； condensate pump； high voltage inverter； frequency transformation