1、华北电力大学成人教育毕业设计（论文） 1 火电厂凝结水泵变频改造 摘要 变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。当电机不能在满负荷下运行时，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时，如果流量要求减小，通过降低泵或风机的转速即可满足要求。 变频调速 首先要把三相或单相交流电变换为直流电（ DC）。然后再把直流电（ DC）变换为三相或单
2、相交流电（ AC）。变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线上的 n0，使电机运行曲线平行下移。 关键词 ：变频 改造； 节流 ； 经济 ； 节能 ； 凝结水泵 华北电力大学成人教育毕业设计（论文） 2 Abstract The inverter energy-saving performs in the fan, water pump application. In order to ensureing the reliability of the production, a variety of production machinery design with power-d
3、riven, have left a certain amount of surplus. When the motor does not run at full load, in addition to power-driven requirements, the extra torque to increase the active power consumption, resulting in a waste of electricity. Traditional speed control of fans, pumps and other equipment is adjusted b
4、y adjusting the inlet or outlet baffle, the valve opening to the air flow and to water, its input power, and a lot of energy consumption in the bezel, the valve closure process in. When using the Frequency Control, if the flow requirement is reduced by lowering the pump or fan speed to meet the requ
5、irements. First of all the VVVF take the three-phase or single phase AC power is converted to direct current (DC). Then current (DC) is transformed into three-phase or single phase AC power (AC). At the same time it changes the output frequency and voltage inverter and changes the motor running on t
6、he curve of n0, running down the curve of the motor running. Key words: Frequency transformation; Throttle; economy; Energy conservation; Condensate pump 华北电力大学成人教育毕业设计（论文） 3 目录 摘要 1 Abstract 2 1绪论 5 1.1 变频改造背景 5 1.2 变频器发展情况 5 2凝结水泵变频改造前材料 6 2.1 首阳山发电厂的基本介绍 6 2.2 三号 汽轮机基本介绍 6 2.2.1 三号 汽轮机介绍 6 2.2.2
7、三号机 汽轮机凝汽器介绍 6 2.2.3 三号机凝结水泵 介绍 7 2.2.4 三号机凝结水泵 改造前保护简介 7 2.2.5 三号凝结水泵改造前操作方法简介 7 3三号机凝结水泵变频改造 9 3.1 电动机变频器简介 9 3.1.1 电动机变频器变频调速的原理 9 3.1.2 电 动机变频器结构 9 3.2 首阳山电厂凝结水泵变频器介绍 10 3.1.2 凝结水泵变频器型号简介 10 3.1.2 凝结水泵变频器型式 11 3.3 凝结水泵变频改造方案 12 3.3.1 凝结水泵变频电气接线改造 12 3.3.2 凝结水泵变 频热工系统改造 12 3.4 凝结水泵变频改造后保护 17 3.4.
8、1 凝结水泵变频改造后热工保护 17 3.4.2 凝结水泵变频改造后电气保护 18 3.5 凝结水泵变频改造后运行方式 18 3.5.1 凝结水泵电气接线图 18 3.5.2 凝结水泵改造后运行方式 19 3.5.3 凝结水泵改造后操作方法 20 华北电力大学成人教育毕业设计（论文） 4 3.6 凝结水泵变频改造后事故处理 22 3.6.1 变频器故障处理 22 3.6.2 正常运行方式时事故处理 25 3.6.3 非正常运行方式（变频器检修）时事故处理 25 4凝结水泵改造经济分析 26 5结论 27 参考文献 28 附录 29 致谢 30 华北电力大学成人教育毕业设计（论文） 5 1 绪论
9、 1.1 变频改造背景 变频器主要用于交流电动机 (异步电机或同步电机 )转速的调节，是公认的交流电动 机最理想、最有前途的调速方案，是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。其在电气传动系统中占据的地位日趋重要 ,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流 -直流 -交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压 ,然后由大功率晶体管 IGBT组成的 PWM 高频变换器 , 将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出 ,电源输出波形近似于正弦波 ,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。八十年代初期 ,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。 1.2 变频 器发展情况 变频器产生
10、的最初用途是速度控制，但目前在 国内应用较多的是节能。中国是能耗大国，能源利用率很低，而能源储备不足。在 2003 年的中国电力消耗中， 60-70为动力电，而在总容量为 5.8 亿千瓦的电动机总容量中，只有不到 2000 万千瓦的电动机是带变频控制的。据市场研究报告分析，在中国，带变动负载、具有节能潜力的电机至少有 1.8 亿千瓦。因此国家大力提倡节能措施，并着重推荐了变频调速技术。应用变频调速，可以大大提高电机转速的控制精度，使电机在最节能的转速下运 行。 变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力 驱动时，都留有一定的富余量。当电机不能在满负
11、荷下运行时，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时，如果流量要求减小，通过降低泵或风机的转速即可满足要求。 自上世纪 80 年代被引进中国以来，变频器作为节能应用与速度工艺控制中越来越重要的自动化设备，得到了快速发展和广泛的应用。在电力、纺织与化纤、建材、石油、化工、冶 金、市政、造纸、食品饮料、烟草等行业以及公用工程（中央空调、供水、水处理、电梯等）中，变频器都在发挥着重要作用。 华北电力大学成人教育毕
12、业设计（论文） 6 2 凝结水泵变频改造前材料 2.1 首阳山发电厂的基本介绍 大唐洛阳首阳山发电厂隶属于中国大唐集团公司，位于河南省洛阳市东 27 公里的偃师市城关镇商都路，是 “ 七五 ” 和 “ 八五 ” 期间建成的国家大型企业，是华中电网和河南省的主力火电厂， 1985 年 10 月开工建设，现总装机容量 104 万千瓦（ 222 万千瓦 +230万千瓦）。目前资产总额为 15 亿元，现有职工 2055 人。 目前，全厂形成发电、检 修、首龙集团三个管理模块，其中发电模块包括二级机构 14个：行政工作部、思想政治工作部、监察审计部、工会办、人力资源部、经营管理部、财务部、安全监察部、发
13、电部、设备管理部、输煤管理部、燃料采购部、燃料质检部、设备维修部；检修模块包括设备维修部（检修公司）本部和 8个部门，实施 “ 一个机构、两块牌子 ” 的管理体制；首龙集团模块包括公司本部及 5 个分公司、 8 个子公司、 2 个代管关联管理公司和 2 个参股公司。 2.2 三 号 汽轮机 基本情况 2.2.1 三号汽轮机介绍 我厂三号汽轮机为日本日立公司制造的亚临界、中间再热、双缸双排汽、冲动冷凝式汽轮机， 汽轮机 型号为 TCDF 33.5， 1995 年 10 月 18 日 投产运行 。额定出力 为 300 MW；最大出力 为 333 MW；主蒸汽压力 为 16.67 MPa；主蒸汽温度
14、 为 538 ；再热蒸汽温度 为538 ；额定调节级压力为 12.75 MPa，低压 缸排汽压力 为 0.0049 MPa（绝对压力）；转速 3000 rpm，从机头向发电机看逆时针旋转；额定出力时主蒸汽流量 939.509 t h，额定出力时再热蒸汽流量 769.599 t h，额定出力时排汽量 (包括 BFPT)： 590.768 t h； 末级叶片长度： 851 mm ( 33.5 英寸 )；汽轮机级数为 26 级，高压缸 8 级，中压 ,6 级， ,低压缸 2 6 级；高压调门 (CV 阀 ) 4 个，左侧布置 (面对机头 ) (上 )、 # (下 )，右侧布置 (面对机头 )： (上
15、 )、 # (下 )；发电机 I 阶轴系临界转速为 1391 rpm，高中压转子轴系临界转速为 2064 rpm，低压转子轴系临界转速为 2170 rpm，发电机阶轴系临界转速为 3571 rpm；高中压转子重 15.084 t，低压转子重量： 46.616 t；径向轴承型式为椭圆形上进油，推力轴承型式为巴氏合金楔型；盘车装置型式由交流电机驱动，自动离合，盘车转速约为 1.88 rpm。 2.2.2 三号 汽轮机 凝汽器 介绍 我厂凝汽器 材质为 TP304（ 0Cr18Ni9）不锈钢管，排管方式为鱼刺式排管， 冷却面积为 19600 m2；冷却水进口温度为 20 ，循环水温升为 9.8 ；冷
16、却 水压力为 0.45 MPa(水室底板处 )；冷却水量为 33600 t h，排汽压力为 4.9 kPa(绝对压力 )，排汽流量为 616 t h；管内冷却水流速为 2.04 m s；管子总数为 26504 根（空冷区 2652 根，主冷区 23852华北电力大学成人教育毕业设计（论文） 7 根）；冷却管清洁系数为 0.85，凝结水含氧量 30 ug l；半边凝汽器运行时机组可带75%额定。 2.2.3 三号 机 凝结水泵 介绍 凝结水泵用于 输送火力发电厂 凝汽器 中 的 凝结水 ， 我厂 每台机 凝结水系统 配备 有两台凝结水泵， 正常运行中一台运行，一台备用。我厂凝泵为 立式多级筒袋式
17、结构，吸入与吐出接口分别位于泵筒体和吐出座上，水润滑轴承，卡环式筒形联轴器， 型号 为 9LDTN 6A， 流量 为 759.6 m3/ h， 出口压力 为 2.91 2.95 MPa， 介质温度 (最大流量时 )为 33.5 ，汽蚀余度 为 3.5 m， 电机功率 为 1000 kW， 额定电流 为 118.8 A， 额定转速 为 1480 rpm 。 2.2.4 三号 机 凝结水泵改造前保护简介 改造前 机组 A、 B 凝结水泵均为工频运行方式，正常情况下，一台泵运行，另一台泵备用。每月进行一次定期切换。锁逻辑为：运行泵跳闸，延时 3秒，联锁启动备用泵；一台凝泵运行 ，同时“凝结水母管压力
18、低低”信号触发时，联锁启动备用泵。除氧器水位调节通过控制凝结水调门开度，以改变凝结水流量实现，凝汽器水位调节通过控制补水调门开度，以改变补水流量实现。 2.2.5 三号 凝结水泵改造前操作方法简介 1） 3A凝结水泵正常启动 1.检查 #3机 A 凝结水泵电机绝缘良好 2.检查 #3机 A 凝结水泵入口门在全开状态。 3.检查 #3机 A 凝结水泵密封水投入正常。 4.检查 #3机 A 凝结水泵电机推力轴承油箱油位正常。 5.查 #3 机凝结器水位正常。 6.在 OIS 上检查 #3 机 A凝结水泵具备启动条件。 7.启动 #3机 A 凝结水泵。 8.检查 #3机 A 凝结水泵出口门自动开启，
19、否则，应手动开启。 9.就地检查 #3 机 A 凝结水泵运行正常。 10.检查 #3 机凝结水母管压力正常。 2） 3A凝结水泵正常停止 1.检查 #3机排汽缸温度不高。 2.检查 #3机凝结水母管压力正常。 3.在 OIS 上检查 #3 机 B凝结水泵不具备联动条件。 4.停止 #3机 A 凝结水泵运行。 5.检查 #3机 A 凝结水泵出口门自动关闭，否则，应手动关 。 6.检查 #3机 A 凝结水泵不倒转。 华北电力大学成人教育毕业设计（论文） 8 3） 3A凝结水泵运行切为 3B 凝结水泵运行 1.检查 #3机 B 凝结水泵电机绝缘良好 2.检 查 #3机 B 凝结水泵入口门在全开状态。
20、 3.检查 #3机 B 凝结水泵密封水投入正常。 4.检查 #3机 B 凝结水泵电机推力轴承油箱油位正常。 5.查 #3 机凝结器水位正常。 6.在 OIS 上检查 #3 机 B凝结水泵具备启动条件。 7.启动 #3机 B 凝结水泵。 8.检查 #3机 B 凝结水泵出口门自动开启，否则，应手动开启。 9. 就地检查 #3 机 B凝结水泵运行正常。 10.检查 #3 机凝结水母管压力正常，且有所升高。 11. 停止 #3 机 A凝结水泵运行。 12.检查 #3 机 A凝结水泵出口门自动关闭，否则，应手动关 。 13.检查 #3 机 A凝结 水泵不倒转。 14.检查 #3 机凝结水母管压力正常。
21、4） 3B同 3A（略） 华北电力大学成人教育毕业设计（论文） 9 3 三号机凝结水泵变频改造 3.1 电动机变频器简介 3.1.1电动机变频器 变频调速的原理 变频调速 首先要把三相或单相交流电变换为直流电（ DC）。然后再把直流电（ DC）变换为三相或单相交流电（ AC）。变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线上的 n0，使电机运行曲线平行下移。因此变频器可以使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以启动重载负荷。 异步电机的转速方程是 n=60f(1-s)/p，其中 n 为电动机的转数， f为电源频率， s为转差率， p 为定子旋转磁场的极对数，所以从这个公
22、式就可以看出，要想改变电动机的转速，可以改变 f， s， p 这三个量中的任意一个，就能够实现调速，其中改变电源频率 f 是比较方便和有效的方法，只要改变了电源频率 f就能够改变电动机的转速，先看看下面这个公式 ： KNfEU 44.4 其中 u 是电源电压， e 是定子绕组的感应电动势， f 是电源频率， n 为绕组线圈匝数，k为绕组分布系数， 为磁通量，从这个公式我们可以看出，如果减小 f的话，电源 电压U还不变，那么 必然变大，因为电机的磁路设计都是按照一定的磁通量设计的，如果 增大，那么磁路有可能就进入了饱和状态，所以必须保证 为恒定，所以相应的也应该减小电源电压 U ，同理， f增大
23、， U也要增大，我们必须保证 u/f 为一个常量。 3.1.2 电动机变频器结构 变频器的 主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，主电路大体上可分为两类 :电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 我厂为电压型。 它由三部分构成，将工频电源变 换为直流功率的 “ 整流器 ” ，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的 “ 平波回路 ” ，以及将直流功率变换为交流功率的 “ 逆变器 ” 。 1） 整流器 最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器
24、，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。 2） 平波回路 在整流器整流后的直流电压中，含有电源 6 倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的 平波回路。 华北电力大学成人教育毕业设计（论文） 10 3） 逆变器 同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使 6 个开关器件导通、关断就可以得到 3 相交流输出。以电压型 pwm 逆变器为例示出开关时间和电压波形。 4） 控制电路 控制电路 是给异步电动机供电（电压、频率可调）
25、的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的 “ 运算电路，主电路的 “ 电压、电流检测电路 ” ，电动机的 “ 速度检测电路 ” ，将运算电路的控制信号进行放大的 “ 驱动电路 ” ，以及逆变器和电动机的 “ 保护电路 ” 组成。 4.1 ） 运算电路：将外部的速度、转矩等指令 同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。 4.2） 电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。 4.3） 驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。 4.4） 速度检测电路 :以装在异步电动机轴机上的速度检测器 (tg、 plg 等 )的信号为速度
26、信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。 4.5） 保护电路 :检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑 制电压、电流值 。 3.2 首阳山电 厂 凝结水泵 变频器 介绍 3.1.2 凝结水泵变频器型号简介 我厂 3 号机组凝结水泵变频器为 东方日立（成都）电控设备有限公司监督，上海变压器厂制造。 型号为 ZTSGF 1320 / 6，主要参数如下： 1） 额定容量：一次侧： 1325 kVA；二次侧： 1320 kVA；三次侧： 5 kVA； 2） 额定电压： 6 kV / 620 V 18 / 380 V 3） 额定电流： 127.5 A / 68.3 A 18 / 7.6 A 4） 频率： 50 Hz 5） 相数： 3 6） 接线组别： 6 kV 侧星形（中性点不接地）； 620 V 侧延边三角形； 380 V 侧星形（中性点接地） 7） 阻抗电压： 5.85 8） 冷却方式： AF 9） 绝缘等级： H级 10） 总重： 3780 kg
