浅谈凝结水泵变频技术在台山电厂1\2号机组的应用

来源:用户上传      作者:

　　摘要：神华广东国华粤电台山发电有限责任公司利用1、2机组大修机会对凝结水泵系统进行了变频技术改造，避免了在机组负荷较低时凝结水泵较大的截流损失，既节能降耗，又提高了机组的经济效益。
　　 关键字 ：凝结水泵；变频器；改造
　　一、 概述
　　台山电厂1、2号机凝结水系统分别于2003年12月、2004年4月投入运行，每台机组配备两台100％容量的定速凝结水泵，正常运行时，1 台运行一台备用，除氧器水位的调节是通过调节除氧器水位调节阀的开度实现的。由于这两台机组的凝结水泵容量及扬程选型偏大、机组调峰运行、除氧器滑压运行等等多方面的原因，在机组各种运行负荷下，除氧器水位调节阀开启不足，节流引起的凝结水压能损失严重，凝结水泵偏离经济区域运行，造成凝结水泵马达额外的耗电损失，影响了机组的经济性。自投产以来凝泵振动较大，03年11月27日及11月29日相继受到泵轴的轴向推力而烧毁两台凝泵电机驱动端轴承，后来把4台电机驱动端6232/C3滚珠轴承改造为NU232/C3滚柱轴承， 07年2B凝泵电机因为振动大进行维修。
　　二、 凝泵变频器简介
　　为了降低机组的能耗，将凝结水泵电机由工频运行改为变频调节，利用高压变频器技术改变水泵电机驱动电源的周波，实现凝结水泵无级变速，使得水泵的凝结水流量与压力适应机组负荷的变化，减少调节阀门的节流损失。另外，采用变频调速之后，依靠泵转速变化来改变凝结水流量以调整除氧器的水位，调节机构相对普通阀门而言，线形度更好，易于举得更好的调节品质。
　　变频装置由上位机柜、旁路柜、变压器柜、功率柜及控制柜组成。上位机柜内装有外接电脑显示器，用于监视系统状态和参数；旁路柜内安装有K1~K4四把刀闸，可分别实现两台凝结水泵工频与变频运行方式的切换。
　　变频装置的启停有就地和远方两种控制方式。就地控制方式下，可通过就地功率控制柜上的启、停来操作，遇故障时可实现就地事故紧停按钮紧停及故障消音操作。在远方控制方式下，就地紧停按钮、启动和停止按钮以及消音按钮均不起作用，所有操作由DCS相应控制系统完成对应功能。
　　就地装置柜面板简介：
　　1）凝结水泵旁路控制柜（以1号机为例）
　　
　　
　　
　　以上为凝结水泵旁路控制柜显示面板，在面板里面设有1A凝结水泵变频装置输入刀闸K1、输出刀闸K2。1B凝结水泵变频装置输入刀闸K3、输出刀闸K4。GK1和GK2为三相电源指示灯。当6KV凝结水泵开关合闸正常（无论是变频状态还是工频状态只要高压电源合闸）GK1和GK2为三相电源指示灯常亮。
　　2)1号机凝结水泵变频器控制柜
　　变频器控制柜上共有8个状态指示灯
　　
　　
　　
　　当选用任一台凝结水泵变频状态下（K2切变频、K1合闸或者K4且变频、K3合闸）时，合上6KV 开关后1号机组凝结水泵变频装置功率控制柜上“高压接入”、“待机”指示灯亮，故障、报警指示灯熄灭，远方启动凝结水泵变频装置就地检查变频装置功率控制柜面板“运行”指示灯亮，“待机”指示灯熄灭。正常变频方式运行时只有运行和高压接入指示灯亮且为红色。
　　三、凝泵变频器的运行方式
　　为节约成本，1、2号机组两台凝结水泵共用一套变频装置，凝结水泵变频装置采取一拖二的方式运行，即两台凝结水泵共用一台变频装置，凝结水泵通过切换旁路柜内的刀闸进行工频和变频方式的切换。正常运行采取一台变频运行一台工频备用的方式，可实现事故状态下的联锁启停。
　　凝结水泵有变频和工频两种运行方式，可通过旁路柜内的刀闸进行运行方式的切换。正常运行只允许一台泵变频运行或两台泵工频运行，不允许两台泵都处于变频状态。
　　要实现两台泵之间的变频方式的切换，要经过三个过程：A泵变频运行、B泵工频备用―①―B泵工频投运、A泵变频停运―②―A泵工频投运、B泵工频停运―③―B泵变频启动、A泵工频停运备用。每次变频器旁路柜内刀闸切换一定要先将该刀闸所在的凝结水泵的6KV开关断电。
　　
　　
　　
　　四、凝泵变频器的闭锁功能
　　1） 变频装置旁路柜内变频输入刀闸K1、K3不允许同时在合闸位，但可以同时在分闸位；
　　2） 变频装置旁路柜内变频输出刀闸K2、K4不允许同时在变频位，但可以同时在工频位
　　3） 1A凝结水泵6KV开关1BBA04合闸（GK1三相电源带电）后对应的刀闸K1、K2不允许操作；
　　4） 1B凝结水泵6KV开关1BBC04合闸（GK2三相电源带电）后对应的刀闸K3、K4不允许操作
　　5） 1A凝结水泵变频状态（K1合闸，K2变频位）转工频状态，进行刀闸切换时先将变频输入刀闸K1断开，再将变频输出刀闸K2切换到工频位，不能颠倒顺序；1B凝结水泵变频转工频进行刀闸操作顺序相同；
　　1A凝结水泵工频状态（K1分闸，K2工频位）转变频状态，进行刀闸切换时先将变频输出刀闸K2切换到变频位，再将变频输入刀闸K1合闸，不能颠倒顺序；1B凝结水泵工频转变频进行刀闸操作顺序相同。
　　五、刀闸的操作
　　凝泵变频器隔离刀闸设有闭锁电磁锁，操作时轻轻按下红色按钮，停电电磁声，拔出闭锁插销，进行刀闸操作。电磁锁无电，或者插销未拔出，不得野蛮操作。为了增加操作的安全和方便，在柜门内部设有加长操作把手。
　　六、凝泵变频控制逻辑简要说明
　　
　　
　　
　　七、变频取得的成效
　　凝泵电机为电动机:YLKS630-4,功率:2200kW 电压:6kV，电流： 240.6A，转速：1492rpm，防护等级：IP44，绝缘等级：F，接线方式Y，上海电机厂生产。
　　凝结水泵未变频前凝结水总量受负荷变化影响较大，尤其是在凝结水量较小情况下，通过节流方案控制凝结水泵的水量，电机不管在什么负荷下电流没有什么变化，基本为185A。：
　　成效一、节能降耗
　　以1号机组2008年1－6月份凝泵实际耗电为例计算变频节能效果：
　　1号机组1－6月份发电量：194275万KWH，1号机两台凝泵电机1-6月份耗电量：700.598KWH，凝泵电机耗电占发电量的0.36％，凝结水泵运行时间与机组运行时间基本一致，凝泵在机组满负荷（600MW）情况下实际功率为1879.8 kW/h，1－6月份负荷率为74.13％，对应负荷下实际凝结水流量为1270t/h---对应凝结水泵转速1110 rpm，机组满负荷时凝泵流量1712t/h---对应凝结水泵转速1480rpm，根据离心泵转速－功率对应关系，当负荷降至74.13%,即凝结水泵转速降至1110 rpm时，其功率为1393.5kW/h，而实际在此负荷下凝结水泵电功率为1879.8kW/h，两者相差486.3kW/h。
　　由上可知，通过引入变频技术，以上半年机组74.12％负荷率考虑，凝结水泵电功率将会降低486.3 kW/h。还以实际运行6000小时计算，上半年可节电2917800千瓦时（将变频器效率影响和改变频后管道效率提高因素影响忽略）。以每度电0.37元计算，可节约107.9586万元人民币，全年节省约108万元人民币，预计不到3 年可收回成本。
　　成效二、设备性能
　　汽轮机凝结水泵电机加装变频器后可以改善凝结水系统工作性能，在机组启、停机和低负荷运行期间可以大大降低凝结水压力，确保机组安全稳定运行。
　　成效三、对环境的影响
　　汽轮机凝结水泵电机加装变频器后可以降低电机转速，进而降低电动机噪音，改造前电动机噪音为85dB，改造后可降至75 dB以下。
　　八、运行泵与备用泵的定期切换规定
　　我厂凝泵型号10LDTNB-6P，为立式筒袋型多级离心水泵。1、2号机凝泵变频改造后，凝泵定期切换周期已由原来的15天改为备用泵定期试运（约3分钟/月），变频泵持续运行。
　　凝泵长期备用无法保证推力瓦及盘根的良好状态，在事故工况下存在备用泵联启失败的风险。按照《安规》关于设备定期试验轮换要求，应定期切换运行，以保证备用泵随时安全联启。
　　经调研，宁海电厂的凝泵切换周期为1个月、定州电厂的凝泵切换周期为3个月。汽机专业、电气专业技术人员就上述问题讨论后，对我厂1、2号机凝泵切换 形成如下意见：1、2号机凝泵定期进行变频切换，切换周期暂定为2个月。
　　九、结语
　　电厂发电的同时又消耗大量的能源，通过技术改造有较大的节能降耗空间，可以提高机组的经济效益。虽然两台凝结水泵公用一台变频器节省了投资成本，但是两台凝结水泵在切换变频方式运行时操作仍较为复杂，系统还可以进一步完善。
　　
　　注：文章中所涉及的公式和图表请用PDF格式打开

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-592263.htm