发电厂给水泵变频调速解析

1、-液偶调速电动给水泵节能改造方案解析之行星齿轮变矩调速器vorecon 与变频器 vfd 谁更相宜？智光节能电厂节能技术争论所自上世纪八十岁月以来， 国 100mw 以上火力发电燃煤机组的锅炉假如配置电动给水泵，根本上都是采纳液力偶合器以下简称“液偶作为调速装置，给水泵组原理示意图见图1，液力偶合器原理图见图2；图 1液力偶合器调速给水泵系统示意图图 2液力偶合器示意图一、液力偶合器节能的空间液力偶合器能实现给水泵20 100转速围的无级调速，相比在给水泵出口安装调剂阀利用节流方式掌握给水流量具有节能30的成效，但随着科学技术的进步，更新型、更加节能调剂设备的显现， 突显了电动给水泵液力偶合器

2、调速的节能潜力，主要表现在以下三个方面：1) 依据液力偶合器的工作原理，相伴调速过程而产生滑差热损耗，以300mw 等级机组为例，每台液力偶合器的工作油损耗热量在2000000kj左右，折合功率损耗不少于250kw， 一台机组要运行两台液力偶合器，一年损耗的电量超过300 万度；2) 给水泵电动机由于长期偏离最正确运行经济点而产生能量损耗；按国火电机组设计规， 给水泵的设计点工况根本上是机组ecr 工况的 1.2 倍，给水泵电动机的额定容量那么依据给水泵设计点工况轴功率来确定，这打算了给水泵电动机的额定容量比机组ecr 工况高出了 20；另一方面， 因各机组供电负荷的不同，机组的年平均负荷可能

3、在65 ecr 90 ecr 之间，给水泵电动机常常在远离额定负荷的工况下运行，而电动机运行额定负荷下才有最高的效率；3) 调剂方式存在能量损耗； 液力偶合器的调速方式为液力滑差间接调速，给水泵转速的变化不是由给水泵电动机直接产生，所以， 泵与风机相像性原理的第三条“功率和转速的三次方成正比对给水泵电动机的高效运行并不适用，在液力偶合器调速的方式下，给水泵电动机始终在恒速运转，损耗了肯定的功率；二、挑选相宜的设备替换液力偶合器-.可修编 - .假如有针对性的排除以上三方面的损耗，就会节约给水泵组的能量消耗；那么， 就要挑选相宜的设备，对电动给水泵驱动和调剂而言，“相宜设备的衡量标准无非是具备高

4、效的能量传递，高品质的转速调剂，高性价比的投资费用；本文主要对两种设备绽开分析和争论；一种是变频器vfd ，已经在国大量应用有一段不短的时间了，但在给水泵节能改造工程中仍算新兵；另外一种是近期由德国福伊特voith 公司在我国推介的所谓新型的液力偶合型调速器 vorecon ，宣扬谓之 “节能之星； vorecon 仍没有很准确的中文名称， 本文依据 vorecon 的构造原理和功能， 暂且取名为“行星齿轮液力变矩调速器好像更贴切；三、 vorecon 是什么？简而言之， vorecon是一款“液压偶合变矩、行星齿轮传动的调速装置，见图5；主要由行星变速齿轮液力变矩器有机组合而成，更直白点说，

5、 它的根本部件和原理与小轿车自动档变速箱小异， 但往往细节打算了特性， 除了把零件放大了， 工作方式确有独到之处；其实，依据 voith公司的说法， vorecon始用于 1985 年，算来也有三十年的历史了，而立之年的产品已经相对成熟，那在电厂中为什么始终没有得到广泛的应用呢？从下面的分析中不知能否看出些许端倪；图 5 行星齿轮液力变矩调速器原理示意图1. 全动式行星齿轮先说行星齿轮，根本的行星齿轮包括3 个活动部件1) 齿圈2) 行星齿轮架3) 太阳轮一般的行星齿轮工作时要求将其中一个活动部件固定，通过对两个活动部件和一个固定部件不同的换位组合，能够完成减速、增速和固定速比传动等功能；vo

6、recon的行星齿轮与众不同之处在于，三个活动部件在传递动力过程中都是运动 的；行星齿轮组的齿圈、 行星齿轮和太阳轮相互啮合，齿圈由电动机带动定速旋转，通过行星齿轮自转传导动力驱动太阳轮，太阳轮输出轴连接给水泵，行星齿轮安装在行星齿轮架上环绕太阳轮同步公转，液力变矩器掌握行星齿轮架输出的力矩也作用在行星齿轮上，所以，vor ekon的行星齿轮同时承担给水泵电动机通过齿圈和变矩器行星架的两股作用力， 齿圈力矩与行星架力矩作用在行星齿轮上矢量相加，假如力矩为正太阳轮加速，力矩为负那么太阳轮减速，力矩平稳时太阳轮输出根底转速；如此， 实现了行星齿轮液力变矩器对给水泵的动力传输和转速调剂；2. 液力变

7、矩器，它与液力偶合器同为液力偶合部件，都有泵轮、涡轮和工作油，也都存在着滑差，泵轮的转速与电动机同步， 涡轮的转速是变化的； 不同的是， 液力变矩器的泵轮和涡轮中间比液力偶合器多了一圈可调叶片， 从泵轮获得能量的工作油在变矩器中要先经过可调叶片后再喷射到涡轮上传递力矩， 这样能够通过可调叶片转变涡轮的转动力矩和方向，涡轮连接着行星齿轮架，也就调剂了行星齿轮架的矢量力矩；3. 相比液力偶合器 vorecon的节能成效依据 voith公司的介绍， 目前应用在给水泵上的vorecon ，通过齿圈传递了 75的功率， 25的功率经液力变矩器传送；单从这点上看，vorecon相比液力偶合器确定要 节能；

8、vorecon与液力偶合器效率比照实际值100 万千瓦机组，33%mcr表 1工程名称单位设计点工况tmcr 工tha工75%tha 工况况况主给水泵轴功率kw1325611999105208488主给水泵转速rpm5475532351464683输出转速比%10097.294.085.5vorecon 效率%95.0094.1093.7491.46一般液偶效率%93.1789.7985.9577.14效率差%1.834.327.7914.324. vorecon与液力偶合器调速性能比照传递能量无疑是液力偶合器和vorecon的重要功能，但是，调剂给水泵转速那么是 液力偶合器和vorecon不

9、行或缺的；与液力偶合器相比，vorecon的调速才能又怎样呢？也是依据voith公司的公开资料， vorecon的调速围是 55 100，而液力偶合器的调速围是20 100；假定给水泵的最高转速是6000rpm，液力偶合器可以从1200 rpm起步，而 vorecon启动就是 3300 rpm；这就意味着，以目前国在运的给水泵组和系统， 给水泵的最小流量阀和再循环管道假如不作全面的改动，vorecon几乎无法应用；道理很简洁，为了爱护给水泵， 在给水泵出口设计有再循环管道和阀门，发电厂称再循环阀为 “最小流量阀，一般给水泵再循环管道最大容量按给水泵额定流量的25左右配备，对应的 给水泵转速在2

10、500 rpm 左右， vorecon起步就是 3300 rpm，明显是太高了；影响最大的仍是在机组低负荷运行时，比方液偶调速电动给水泵能在15 ecr 工况下正常运行，而vorecon大致在低于 40 ecr 工况下就失去了给水流量的调剂才能；当然， voith生产的 vorecon有各种型号，其中也有宽调剂围的，由液力偶合器 液力变矩器行星齿轮离合器复合组成，相当于一台完整的液力偶合器串联一台vorekon ；不过，能否选用这种宽围调剂的vorecon ，打算因素不是技术，而是你口袋里的钱够不够；5. 挑选 vorecon的花费我们仍是依据目前voith公司供应应国用户的vorecon连续

11、进展分析；不行回避 的是假如采纳vorecon用于锅炉给水泵节能改造，需要多少钱？比方300mw 机组， 3 台50 mcr 的给水泵组， 运行方式两用一备；据某电厂的资料， 与 5500kw 给水泵电动机匹配的 vorecon ，每台 1000 万元人民币，改两台就是2000 万，但这不是最终的工程总价，仅仅是 voreon的设备价格，仍有因采纳vorecon而产生的附加本钱大致有以下几个方面；第一，因型号不同液力偶合器输入轴和输出轴的水平轴心距在400 毫米 r16k400m 、512r17k.2e毫米不等，所以，目前给水泵组的电动机前置泵和给水泵不在一条轴线上；而 vorekon输入输出

12、轴同心，在一条轴线上，而且，vorekon的长度与给水泵电动机差不多， 宽度要比液偶宽很多， 其垂直投影比给水泵电动机的面积仍要大，比现有的液力偶合器大了至少2 倍；假如改造， 必需对给水泵组的根底动大手术进展处理，给水泵组的根底属重载根底，里密布钢筋，深度一般在5 7 米，这笔开销需要认真核算，钢筋混凝土根底拆旧建新的工期也应谨慎支配，机组a 级检修工期是否够用仍真不好说；其次，无论处理给水泵仍是电动机前置泵的根底，都涉及到高压给水管路的改造， 同样需要大笔费用的；第三，长期的修理费用并不低，厂家称vorecon的检修周期为 8 年，我们也信任vorecon的“德国品质；但商品经济中，垄断性

13、设备的商品价格就比广泛应用的设备价格要高很多，液偶用量已不算大，vorecon比液力偶合器更为稀有，构造比液力偶合器也复杂得多， 设备单价超过液力偶合器的5 倍，液力偶合器的检修周期是5 年，vorecon 的检修费用仍会低过液偶吗？四、选用变频器1. 变频器的特点随着电力电子技术的开展，近年来，高压变频器技术已经成熟，主要优点有：a) 速度掌握围宽，1% 100%b) 调剂精度高， 0.5%c) 整机效率 97%，功率因数不低于0.95；2. 液偶调速电动机给水泵变频改造方案智光节能公司设计的液偶调速电动机给水泵变频改造方案见图3 和图 4；1) 方案说明有另文详述，本文所强调是将液力偶合器

14、改为增速箱具备了节能的最大公约数，缘由无他， 撤除了液力偶合器的泵轮和涡轮， 用新设计的齿型联轴器挠性连接小齿轮轴和输出轴， 撤除液偶工作油系统及其附属冷油器， 这些措施排除了液偶调速存在的第一项损耗；2) 为给水泵电动机增配高压变频器，给水泵转速由液力偶合器调剂改为电动机变频调剂；能有效地抬升给水泵电动机的运行效率，排除了液偶调速存在的其次项损耗；3) 取消液力偶合器并把液偶改成机械直连的增速箱以及给水泵电动机增配变频器直接调速，这两项技术改良措施把原先的液偶间接调速存在的第三项损耗也排除了；图 3液力偶合器改增速箱给水泵变频调速方案图4液偶调速给水泵组变频改造总体方案示意图 五、vorec

15、on与变频器应用于液偶调速电动给水泵节能改造的比拟1.改造工程投资1) 变频器以 300mw 等级的机组为例，对3 台锅炉给水泵组中的两台进展节能改造，依据智光节能公司已经完成的18 台给水泵电机 5500kw的决算价，工程交钥匙工程，其中包含了供应 2 台变频器、新建变频器室、增配变频器的空水冷装置、工程安装、dcs 增加测点和组态、液力偶合器改为增速箱、 给水前置泵的改造、 增配前置泵电机、 系统的试验和调试等平均造价为 1000 万人民币，下同左右；2) vorekon同比运算，设备选购需要花费2000 万，给水泵组根底、高压给水管道改造费用200 万左右，冷油器、联轴器等附件200 万

16、左右；总价不低于2400 万依据目前现有的资料估算， 假如有更准确的数据，以重新核算的结果为准；3点评2.变频器改造方案在投资方面确定优与调速性能vorekon；1变频器变频器调速围 1 100完全满意给水泵转速变化20 100的要求，全程线性调节；2) vorekon调速围 55 100，不能满意机组低负荷运行的调剂要求；非线性调剂；3) 点评vorecon与液力偶合器相比，在调速性能方面已经缺少了35的调剂才能，这种才能的缺失肯定会引发给水系统在工艺上更多的改造，连续增加投资费用， 同时增加了运行操作的复杂性；变频器良好的调剂性能提升了锅炉给水调剂回路的调剂品质；就发电厂锅炉给水泵转速调剂

17、而论，vorekon与变频器根本不在一个档次上，严格 地讲，不是调剂好与不好的品质比拟、而是调剂行与不行的性能区分；vorekon用于发电厂锅炉给水泵转速调剂太过将就；3.长期检修和爱护费用1变频方案变频器是电力电子设备，只要依照电子设备的标准给vfd 供应运行环境，实践证明，变频器的日常爱护也只需例行检查、定期清扫机柜外表灰尘、清洁滤网而已， 长期检修随机组大修即可； 变频器相对薄弱的元件是电容器，一般的电容器工作寿命是8 年， 质量好的金属膜电容能到达 15 年；单元体的寿命都在15 年以上；这些电子元器件都是随机更换的，所以电子元器件的长期检修费用应当按平摊费用运算，当前变频器的价格早已

18、不是10 年以前的天价了，几乎接到地气了；2) vorekonvoith公司资料介绍 8 年一次大修；可能指的是整机的大修，日常爱护大致与液偶也差不多，莫非日常连工作油、润滑油的品质也不检查吗？确定不是，只不过voith公司的宣扬资料上没有提罢了；假如vorecon独枝一秀，就算是8 年一次检修，检修也要由voith公司的技术人员来完成，依据与国外公司交往的工作经受，无论人工高于国8 10 倍仍是设备备件，费用均属昂贵；3) 点评以目前的技术开展水平看， vfd 已经大踏步地进入了大路货的行列， 而 vorekon 仍是阳春白雪，物以稀为贵；如此估算， vfd 长期的检修、爱护费用不应当比 v

19、orekon 为高；4. 节能成效1变频器的节能成效以下分别是马莲台电厂、六盘山电厂、电厂和电厂给水泵变频改造的节能曲线；vorecon785.25718.86920.94827.85节能量 kw219.65116.7961.8933.29节能率21.86%13.98%6.30%3.87%a马莲台电厂 2 号机组全年运行7200 小时，可利用小时5400 小时，年平均负荷率75，综合相对节电率 23；两台给水泵变频改造后全年节电超过b六盘山热电厂 2 号机组全年运行 7900 小时，可利用小时1378.16万度，；5950 小时， 年平均负荷率 80，1795 万度；年平均节电率 26；两台给水泵变频改造后全年可节电电厂 2 号机组给水泵变频改造节能曲线电厂 8 号机组给水泵变频改造节能曲线2表 2vorekon的节能成效机组负荷 mw负荷率317.590.7%1004.9282.780.8%835.65247.570.7%982.83212.560.7%861.14给水泵电机功率 kw液偶调速表 2 是 voith公司 vorecon介绍资料中的数据，据说是沙角b 电厂的比照测试数据，我们姑且认为是真实的；表1 中机组 tha 工况下