某動力發電廠凝結水泵“一拖二”變頻調速改造節能效果分析

【摘 要】本文簡要介紹了某動力發電廠凝結水泵“一拖二”變頻器調速改造及節能效果分析。

【關鍵詞】變頻器；改造；節能；效果

某動力發電廠4臺30萬機組的凝結水泵需進行變頻調速改造，購置了4臺變頻器，每臺機組各改造一臺，考慮到每臺機組有兩臺凝結水泵定期切換運行，如果變頻器只能滿足一臺泵變頻調速需要，即未發揮設備的潛力，節能效果也不好。現采用一臺變頻器可以輪流帶兩臺凝結水泵運行，即一拖二的思路，繼而在考慮了不停機切換、事故自投等多種運行方式后，形成下述實施方案，下面以1臺機組為例簡要分析說明。

1系統構成說明

系統構成如圖1所示，新增部分由一臺1250kVA（1000KW）的羅賓康高壓變頻器和三臺斷路器組成。

圖1中新增加的開關作用如下：“6KV凝泵變頻器總開關”采用B段備用的VB開關，要求保護配置齊全；“A凝泵變頻開關”和“B凝泵變頻開關”為新增加F-C開關，不要求有保護配置，但要求有控制回路；“A凝泵工頻開關”、“ B凝泵工頻開關”分別為凝結水泵電機原來的VB開關。

一次設備按上圖連接完畢后，可以看出系統保留了凝結水泵原來的開關（A凝泵工頻開關和B凝泵變頻開關），新增了“6KV凝泵變頻器總開關”、“A凝泵變頻開關”和“B凝泵變頻開關”三臺開關，由于變頻器不允許倒充電和嚴格的同期要求，增加這三臺開關是必須的，為防止工頻與變頻回路造成非同期并列事故，采用以下邏輯實現了電氣與DCS的雙重閉鎖，從而確保系統的安全可靠運行.其主要運行方式有：

1.1 正常運行方式

正常運行時，比如A泵運行在變頻調速狀態下，電源通過“6KV凝泵變頻總開關”至變頻器，然后通過“A凝泵變頻開關”輸出至A泵電機。此時B泵“B凝泵工頻開關”處于備用狀態。當需要定期切換至B泵運行時，需進行下列順序的操作，邏輯如圖2。

a）合“B凝泵工頻開關”，工頻開啟B泵。

b）停A泵，用“A凝泵工頻開關”開啟A泵。

c）停B泵，用“B凝泵變頻開關”將B泵接入變頻器，變頻控制開啟B泵。

d）待B泵運行正常后，停A泵備用，切換完成。B泵切換到A泵，順序相同。

1.2 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）。應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，邏輯如圖3。

1.3 當一段廠用電失電后的運行方式

變頻器由6kV B段供電，當變頻器帶A泵運行時，如果發生6kV B段電源失電，此時B泵因母線失電不會自啟，這樣為了不至于造成兩臺泵全停，A泵可以利用”A凝泵工頻開關”自投，實現A泵繼續運行，控制邏輯如圖4。

1.4 當變頻器故障，需要長期退出運行時的運行方式

當變頻器故障，短期不能恢復運行時，可以方便的將”6KV凝泵變頻開關”、“A凝泵變頻開關”、”B凝泵變頻開關”停電，立即就可以恢復到改造前的狀態，同時變頻器可以退出維修。

2 凝結水泵電機變頻改造對電氣、熱控要求

2.1 確定除氧器水位為調節對象；

2.2 在DCS操作員站設計、增加軟手操，實現對凝泵變頻的啟、停、降速控制，顯示凝泵、變頻器的工作狀態；

2.3 凝泵變頻正常工作時，控制除氧水位調門全開，事故狀態下，調門動作維持原設計功能；

2.4 變頻器以“凝結水壓力”作為自動切手動條件；

2.5變頻器至兩臺凝泵電機的開關的互鎖由電氣與熱工雙重實現，熱工設選擇開關，設三套獨立聯鎖，即A/B泵工頻相互聯鎖，A變頻控故障聯鎖B工頻啟動，B變頻制控制故障聯鎖A工頻啟動；

2.6 凝泵電機原有6kV開關控制回路不變，保留原設計的所有功能，變頻器退出運行時，不降低凝泵電機運行可靠性；

2.7 變頻器故障聯鎖跳變頻電源開關及兩變頻F-C工頻開關，6KVB段母線失電，即變頻器失電，低電壓聯鎖啟動A工頻開關，控制回路的邏輯由電氣實現。

3 #1機凝泵改變頻效益分析報告

3.1 設備概況

某動力發發電廠#1機原配套兩臺沈陽水泵廠的9LDTNA-4型多級離心式泵，在投產運行后，當凝泵運行在凝結水流量460-760 m3/h時，電流達81-95A，節流損失較大。為提高泵組效率、節約廠用電，降低運行磨損、減小噪聲，根據我廠2002年科技計劃，在#1爐大修中對凝泵進行了變頻調節改造。經過系統改造后的凝泵系統運行良好，現將改造效益分析如下：

變頻前后運行電流差值：ΔI=84.5-45.81=38.69A，功率因素取0.8，變頻前后運行耗電差值：P=1.732*6*38.69*0.8=321.653kWh，上網電價0.273元/kWh，年節約資金：321.653kWh*0.273元/kWh*7000h=61.468萬元/年，按項目費用為200萬元計算，3.25年可收回投資。

同時改造前后的節電情況為：

改造前：耗電量=1.732×6×84.5×0.8=702.5KWh.

改造后：耗電量=1.732×6×45.81×0.8=380.85KWh.

節電率=（702.5-380.85）/702.5=45.8%

通過以上分析可看出，凝泵采用了變頻調節后，節流損失減小，經濟效益顯著，這項技術改造是非常成功的。

4 凝泵改變頻后控制系統所存在的需要繼續探討的問題

凝泵改變頻調速后，按改造設計方案，除氧器水位投入凝泵變頻自動控制后，凝泵出口門對除氧器水位的自動控制將退出，這兩套自動不能同時投入。凝泵變頻自動主要對除氧器水位進行自動調節，而不能根據實際情況將凝結水母管壓力調節到合理設定值，因此，在機組較低負荷工況下，此時凝結水系統的壓力能否滿足接在凝雜水母管上的設備所需要的壓力？如凝泵的密封水壓力當達到最低值就不能正常投入，因此根據系統運行狀況設置變頻器最低轉速，實驗后確定為900轉/分。

參考文獻：

[1]曹樂敏.萊城電廠凝結水泵一拖二變頻調速改造[J].山東電力高等專科學校學報.2003（04）：53-55.

作者簡介：

翟瑞輝（1987.5—）男，漢族，山東聊城人，本科，單位：中廣核集團，研究方向：電廠運行

（作者單位：廣西防城港核電有限公司）