1、浅析火力发电厂凝结水泵变频节能改造摘要：随着我国各项基础工程的深入，资源短缺和环境污染已经成为了限制我国经济发展的重要因素之一。近几年，火力发电厂的电机节能一直受到电厂的高度重视。因此，对火力发电厂凝结水泵变频进行节能改造。本文主要对活力（火力）发电厂凝结水泵变频节能改造进行分析。 关键词：火力发电厂；凝结水泵变频；节能改造 中图分类号：TM6 文献标识码：A 引言 凝结水系统是火电厂的热力循环系统中重要组成部分，其主要功能在实现的时候，主要工作组件, 如：风机、水泵类设备，均存在运行效率低下的问题。因此，为了积极响应可持续发展战略和政府政策，同时也为了减少大消耗生产的浪费，为企业创造更高的效
2、益，发电厂进行凝结水泵变频器节能改造势在必行。变频调速装置可以使凝结水泵处于最佳运行状态，大大提高运行效率，达到节能的目的。 发电厂凝结水泵变频器改造前状况 凝结水系统的基本流程是：凝汽器冷却热井凝结水泵精处理设备（旁路）相关设备组低加（旁路）除氧器。虽然在此过程中，电厂方面采取多种措施控制工质损失，但是仍然不能完全的控制工质不亏损，为了达到良好的循环效果，需要人工进行补充，保证循环的高效稳定。将补充的水加入到凝汽器中，可以有效提高整个热循环的经济效益，同时在进行水量调节时要考虑热井水位和除氧器水位，这反而大大增加了机组水位调节的复杂性。 （图 1 为凝结水系统） 在凝结水泵流量调节时，传统设
3、备多采用挡板式调节方式，这种方式仅仅是改变管道流通的阻力 ，驱动源的输出功率改变不大 ，造成了严重的节流损失 ，浪费了大量的电源 ，由此造成的结果不只是电厂用电率高 ，还有电厂生产成本居高不降。同时电机启动时 ，冲击电流也要远远大于正常电流 ，对电机组设备造成难以估量的后果损失。 改造之前，容量在 2000kVA 及以上的大型机电差动保护是反应电机内部相间短路故障，当保护区域内部发生短路故障的时候，电流差会是平常的两倍，保护可靠动作，因此差动保护不仅要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时相互配合，在内部故障时可以瞬时动作。凝结水泵在改频前，电机差动保护 TA 设在电机断路器柜内和电机中性点侧
4、，属于工频性质。同时差动保护在两侧进行比较式，会出现差流，差流超过保护整定值时就会造成差动保护误动作，如果出现类似的情况则此时差动保护不能满足保护电机相间短路的要求。 图 1 凝结水系统 变频改造方案的优化选择 凝结水泵变频改造合理化路径 凝结泵变频改造的核心是依托具体电厂的具体情况，在安全的前提条件下，通过变频技术的优化配置，最终达到最大可能的节能降耗目标。实现这一目标是一个涉及变频改造必要性论证、系统主回路技术方案选择、变频器型式选择、凝结泵变频控制策略优化、变频系统调试改进，以及变频改造经济性分析的综合过程。 必要性论证由于节能的目的较为容易和常规，而变频系统调试改进根据具体电厂的目标不
5、同具有特殊性。所以，凝结泵变频改造方案合理化路径主要逻辑框架可以用图 2 的示意来描述。 图 2 凝结泵变频改造方案主逻辑 如图 2 所示，实现凝结泵变频改造的节能效果优化是一个循环且渐进的过程，需要通过方案论证、改造实施以及节能效果反馈等步骤对改造过程进行不断调整，才能达到较为理想的结果。 方案的选择 凝结水系统共有两台凝结水泵，因此有两种改造方案可选： “一拖一”改造方案，就是每一台凝结水泵配置一套变频装置和工频装置，两台变频凝结水泵系统在电气变频环节上相互独立。每一台凝结水泵可以独立实现工频。变频两种方式的切换， 两台泵的工作方式可一致。正常运行时，一台凝结水泵变频运行，另一台凝结水泵变
6、频方式下备用。 “一拖二”改造方案，就是利用凝结水泵冗余运行的特点，两台凝结水泵共用一套变频装置，另分别配置一套工频装置，保证仅有一台凝结水泵处于变频运行状态，而另一台只能处于工频状态下。正常运行时，运行凝泵采取变频运行方式，而备用的凝泵处于工频方式备用。 “一拖一”方案凝结水泵运行方式简单，两台泵倒换运行时切换方便，事故情况下发生倒换对机组影响小，安全性高，但是改造成本较高；而，一拖二，方案改造成本低，但是在工作方式变换和凝结水泵倒换时操作比较麻烦，事故情况下安全系数相对降低。 （三）方案的实施 车间通过对机组凝结水系统和凝结水泵运行方式的分析，考虑到两台凝结水泵属于一用一备的运行方式，且需
7、定期切换，为了控制改造成本，用最少的投资实现最大的节能效果，采用了一台变频器带两台凝结水泵运行方案，即，一拖二，自动变频/工频切换控制的方案。 根据凝结水泵电机的额定功率、转矩要求以及泵类负载的特性，选用 ABB 变频器 ACS800-01-0020-3，利用 DCS 系统进行变频调速。其变频器电气原理图如图 3 所示。 图 3 变频器电气原理图 系统中 QF 为高压开关，其中 QF5 和 QF6、QF6 和 QF8、QF5 和QF7、QF3 和 QF7、QF4 和 QF8 之间存在电气闭锁和 DCS 逻辑闭锁关系，防止变频器输出侧和电源 0.4kv 侧短路，并可保证最多有一台凝结水泵处于变频
8、运行状态。 三、发电厂凝结水泵变频器改造绩效 （一）除氧器水位控制 控制器通过系统的信息反馈，机组在工作时，可以根据凝结水母管压力控制模式，把变频自动控制方式分为定压控制和滑压控制两种，应通过设备按钮进行调制。为了到达节能减排的目的，可以将以改造的凝结水泵在定压环境上进行检查，在滑压状态下进行工作。 工作时，控制器把水流量变化作为反馈信息。当除氧器水位偏离给定水位时，控制器自动调节凝结水泵的转速，是除氧器的水位回到原来的设定值。 （二）凝结水母管压力控制 为了提高控制的效率和保证控制的实时性，以凝结水母管压力作为反馈信号，通过控制器分析反馈信号做出的判断，然后控制凝结水母管调整阀门，达到控制水
9、流速度的效果，最最终保证控制的有效实现和达到节能减排的目的。 （三）凝汽器水位控制 凝汽器水位作为反馈信号，可以很好的减小凝汽器水位波动，同时，在补充水方面，控制器可以根据采集的凝汽器水位、凝结水流量等信号，来控制补充水阀门，从而更加直接的控制整个热循环过程的进行。 四、发电厂凝结水泵变频器改造后的节能分析 水泵在工频运行时靠调节阀门来调节水量的大小来满足工艺的需求，使系统常期在高水压下运行，在系统末端需求量变更时不但造成了电能的浪费，而且降低了水泵的运行效率。同时系统的高水位状态下运行时也加大了设备的维修投入，增加了相关费用支出。采用变频技术后，经有效的计算和实验数据整合，如果 1 台机组年
10、发电为 6.5 亿 kW h，则两年内便可以回收成本，创造新效益。 使用变频器后 ，电机组设备实现软启动，可以有效的减小电流冲击对设备的损害，保证电机设备的稳定运行和安全生产。同时减少了相关设备的维修更换费用，为企业创造了可观的利益。 使用变频器后可使点击转速的变化和凝结水泵的加减速特性曲线变化一致，没有应力负载作用在轴承上，延长轴承使用寿命，同时减低转速也可以成倍的提高凝结水泵寿命，减少机组维护费用。 结束语 综上所述，凝结水泵的变频改造后效益显著，变频设备投资回收期短，节能效果好，可行性高，而且对凝结水泵进行变频改造也实现了电机的软启动功能，大大的避免了大电流的启动冲击，有效的提高了自动化的生产工艺，并有效的减少了劳动力投入。 参考文献 1 贺永冰.节能减排评价方法在火电厂凝结水泵变频改造中的应用J.电力技术，2010(19). 2 邓朝旭，等.300MW 机组凝结水泵变频节能改造J.华电技术，2010(32).
