變頻改造在調(diào)峰機(jī)組中的應(yīng)用及改進(jìn)

燕金棟（廣東惠州天然氣發(fā)電有限公司,廣東　惠州　516082）

變頻改造在調(diào)峰機(jī)組中的應(yīng)用及改進(jìn)

燕金棟
（廣東惠州天然氣發(fā)電有限公司,廣東惠州516082）

簡(jiǎn)要介紹了聯(lián)合循環(huán)機(jī)組凝結(jié)水泵和給水泵變頻改造的情況，并對(duì)改造過程中出現(xiàn)的異常問題進(jìn)行了分析，針對(duì)各種異常總結(jié)了解決方法,為調(diào)峰機(jī)組開展變頻改造提供了參考方案。

變頻；問題；調(diào)峰；應(yīng)用

1　前言

隨著國家節(jié)能減排政策的推進(jìn)，發(fā)電企業(yè)不斷降低能源消耗的任務(wù)也越來越艱巨，而對(duì)火電廠來說，通過采用成熟穩(wěn)定的變頻技術(shù)，對(duì)泵和風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行變頻改造，是降低廠用電率的一種有效手段。某電廠一期三臺(tái)M 701F型燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組自2006年陸續(xù)投產(chǎn)，在實(shí)際運(yùn)行中，我們發(fā)現(xiàn)6KV凝結(jié)水泵和給水泵設(shè)備選型偏大，同時(shí)機(jī)組作為廣東電網(wǎng)的重要調(diào)峰電廠，采取早起晚停的兩班制運(yùn)行方式，且調(diào)峰運(yùn)行方式造成凝泵和給水泵多在非額定工況下運(yùn)行，經(jīng)過充分分析，我們認(rèn)為變頻改造對(duì)降低廠用電率的意義十分突出，從2009年開始陸續(xù)對(duì)三臺(tái)機(jī)組的凝結(jié)水泵和給水泵進(jìn)行了變頻改造。

2　變頻改造介紹

2.1凝結(jié)水系統(tǒng)

凝結(jié)水系統(tǒng)配備有兩臺(tái)100%容量凝結(jié)水泵，正常一運(yùn)一備。系統(tǒng)主要用途是為余熱鍋爐低壓系統(tǒng)補(bǔ)水，同時(shí)為低壓缸排汽、低壓冷卻蒸汽、中壓旁路蒸汽提供減溫水，以及為凝汽器連接閥門提供水封水，設(shè)計(jì)額定工況下凝結(jié)水母管壓力3.3MPa，改造后最低母管壓力1.3MPa。對(duì)凝結(jié)水泵的變頻改造采用“一拖二”方式，即一臺(tái)變頻器可以通過刀閘切換帶動(dòng)兩臺(tái)凝結(jié)水泵，兩臺(tái)凝泵均設(shè)置了旁路刀閘，可以實(shí)現(xiàn)變頻器故障情況下的工頻運(yùn)行。其電氣一次接線圖見圖1。

2.2給水系統(tǒng)

高中給水系統(tǒng)配備有兩臺(tái)100%容量給水泵，中壓給水通過中間抽頭實(shí)現(xiàn)，正常一運(yùn)一備。系統(tǒng)主要用途是為高中壓系統(tǒng)補(bǔ)水，同時(shí)為高壓主蒸汽和再熱主蒸汽、高壓旁路蒸汽提供減溫水，設(shè)計(jì)額定工況下高壓給水壓力13.9MPa，中壓給水壓力5.3MPa，改造后高中壓給水壓力分別為6.0MPa和2.0MPa。為了保證改造后運(yùn)行的可靠性和節(jié)能效果，我們將給水系統(tǒng)調(diào)整為分泵運(yùn)行，即高壓給水系統(tǒng)和中壓給水系統(tǒng)分別設(shè)置獨(dú)立的給水泵，高壓給水泵仍采用原給水泵，對(duì)中間抽頭進(jìn)行封堵，重新配置中壓給水泵，并分別進(jìn)行變頻改造。其中，高壓給水泵的變頻改造采用與凝泵相同“一拖二”方式，中壓給水泵的變頻改造采用“一拖一”方式，并設(shè)置旁路刀閘。其電氣一次接線圖見圖2。

3　變頻改造出現(xiàn)的問題及解決方法

3.1充分考慮變頻改造的可靠性。

近年來，變頻改造在電廠中得到了較為快速的推廣，但變頻改造對(duì)象往往是機(jī)組的主要輔助設(shè)備，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行至關(guān)重要。因此，在首次開展變頻改造時(shí)，應(yīng)廣泛調(diào)研變頻器供應(yīng)商的成功應(yīng)用案例，同時(shí)可考慮較為保守的改造方案。

我廠首次進(jìn)行的凝結(jié)水泵變頻改造，即只對(duì)一臺(tái)泵進(jìn)行，另外一臺(tái)泵仍保留原接線方式。在經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，變頻器可靠性得到驗(yàn)證后，再進(jìn)行二次改造，實(shí)現(xiàn)“一拖二”方式。

另外，原設(shè)計(jì)凝結(jié)水泵變頻裝置的控制電源主路取自變頻器本身，這種接線方式對(duì)調(diào)峰電廠來說并不合理，在周末停機(jī)后的凝結(jié)水泵定期切換時(shí)需要進(jìn)行控制電源的切換，增大了運(yùn)行人員的操作，在凝結(jié)水泵的二次改造中一并解決了這個(gè)問題。

3.2綜合考慮改造系統(tǒng)的用戶需求。

我廠的高中壓給水分別用作高壓主蒸汽和再熱主蒸汽的減溫水，而高壓主蒸汽和再熱主蒸汽溫度高會(huì)導(dǎo)致機(jī)組RUNBACK（快速降負(fù)荷）。高中壓給水泵首次變頻改造于2012年冬季完成，在變頻改造調(diào)試中高壓和再熱蒸汽溫度均能控制在安全范圍內(nèi)，變頻改造的節(jié)能效果突出。在隨后運(yùn)行中，隨著氣溫升高，逐漸暴露出了減溫水流量不足的問題，為了保證蒸汽溫度不超限，我們對(duì)給水泵的頻率控制邏輯進(jìn)行了改進(jìn)，當(dāng)蒸汽溫度接近高值時(shí)，給水泵頻率自動(dòng)升至工頻運(yùn)行。這種方法較好的解決了蒸汽溫度的控制問題，盡可能的減少了蒸汽過量噴水減溫導(dǎo)致的機(jī)組效率下降，最大限度的保證了給水泵的節(jié)能效果，但由于給水泵頻率的快速升高容易導(dǎo)致汽包水位波動(dòng)較大。

在發(fā)電廠的變頻改造中，一般都會(huì)涉及多個(gè)用戶，每個(gè)用戶在保證機(jī)組安全運(yùn)行中都起著十分重要的作用。因此，在變頻改造方案設(shè)計(jì)時(shí)，必須要充分考慮變頻改造對(duì)系統(tǒng)各個(gè)用戶的影響，同時(shí)在系統(tǒng)改造后的調(diào)試中做好全工況試驗(yàn)，并認(rèn)真分析相關(guān)參數(shù)的變化，確保改造效果。在對(duì)控制參數(shù)的優(yōu)化中，要在保證安全運(yùn)行的前提下，綜合各影響參數(shù)，尋求最優(yōu)效果。

3.3合理確定備用泵運(yùn)行方式。

中壓給水泵變頻改造完成后，備用泵最初采用變頻備用方式。在實(shí)際運(yùn)行中，曾發(fā)生變頻器故障引起的中壓給水泵跳閘，備用泵連鎖變頻啟動(dòng)后，由于從低轉(zhuǎn)速升速需要一定時(shí)間，造成了水位的較大波動(dòng)?？紤]變頻運(yùn)行可能存在的更大故障可能性，我們將備用泵的運(yùn)行方式調(diào)整為工頻備用，工頻備用方式對(duì)機(jī)組運(yùn)行的安全性有更大的保障，另外，基于機(jī)組本身的兩班制運(yùn)行方式，給水泵具備夜間停運(yùn)的機(jī)會(huì)，停機(jī)后通過切換可以實(shí)現(xiàn)隔天的變頻運(yùn)行和工頻備用，這樣對(duì)變頻改造的經(jīng)濟(jì)性影響也不大。

3.4及時(shí)解決可能引起的高頻干擾。

變頻裝置在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾，特別是對(duì)弱電傳輸?shù)哪M量信號(hào)。我廠閉式冷卻水泵變頻改造后，就出現(xiàn)了變頻裝置運(yùn)行時(shí)，機(jī)組控制油系統(tǒng)供油壓力偏大且頻繁波動(dòng)的情況。為此，我們通過在變頻器柜內(nèi)鋪設(shè)隔離層，將變頻器至電機(jī)間電纜按照360°進(jìn)行屏蔽處理并接地，徹底解決了該問題。

另外，變頻改造還可能引起水泵汽蝕、共振、平衡盤磨損加快等異常問題，在變頻運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視，及時(shí)分析設(shè)備運(yùn)行異常，避免損失擴(kuò)大。

4　小結(jié)

對(duì)于發(fā)電廠來說，機(jī)組的安全運(yùn)行是我們一切工作的前提，也是最大的經(jīng)濟(jì)效益，所以通過變頻改造實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗也應(yīng)以保證安全運(yùn)行為前提。希望通過本文的介紹，能夠?yàn)榘l(fā)電廠特別是調(diào)峰機(jī)組的變頻改造提供一定的幫助。

[1]趙浩，萬文軍.凝結(jié)水泵變速改造中常見問題以及應(yīng)對(duì)措施[J].廣東電力,2010(10):109-113.

[2]栗海峰,栗艮,陳澤華.變頻器在給煤系統(tǒng)控制中的應(yīng)用[J].熱力發(fā)電,2005(08).

[3]大唐桂冠合山發(fā)電有限公司,廣西合山0.2×330MW機(jī)組凝結(jié)水泵變頻改造[J].熱力發(fā)電,2009(08):113-114.

燕金棟（1982—），畢業(yè)于華中科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院熱能與動(dòng)力工程專業(yè)，熱能動(dòng)力工程師。