电厂300MW机组凝结水系统的节能应用

1、高压变频调速在电厂高压变频调速在电厂300MW机机组凝结水系统的节能应用组凝结水系统的节能应用湖北华电襄樊发电有限公司 周俊 1.前言前言湖北华电襄樊发电公司位于湖北省襄樊市，始建于1996年，一期装机容量为4300MW国产亚临界燃煤发电机组，二期扩建工程建设规模为2600MW超临界燃煤发电机组，2007年投产发电。300MW机组凝结水系统配装沈阳水泵厂制造的9LDTNB-5UP型凝结水泵，电机为湘潭电机厂制造的Y1500-4型，07年#1机组凝结水泵电机进行了高压变频调速改造，高压变频器采用大力集团襄樊创新源电气有限公司制造的DLHVF-1250/O6系列。凝结水泵采用100%容量、一用一备

2、的配备模式，除氧器水位依靠上水调门开度控制，节流损失大。随着高压变频调速装置可靠性的提高，众多发电企业对凝结水泵进行了变频改造并取的了显著的节能效果。以下对襄樊发电有限公司#1机组凝结水泵变频改造及使用实际情况做一些介绍。具体电机及水泵参数如右：电动机泵 离心式电机型号Y1500-4泵型号9LDTNB-5UP额定功率1000kW功率866kW额定电压6kV额定流量878M3/h额定电流116.4A扬程290m额定转速1487r/min效率80%功率因数0.87转速1480r/min2.凝泵运行状况：凝泵运行状况： 凝结水系统是将凝结器内的凝结水经凝泵升压经除盐装置，然后经低压加热器、进入除氧器

3、。改造前除氧器水位依靠上水调门开度调节，机组低负荷运行时，存在着较大的节流损失，下表是上水调门开度与凝泵运行参数：负荷100负荷56负荷额定参数的百分比凝泵工作时间（比例）%阀门开度%708040实际流量t/h950530实际压力Mpa（扬程m ）2.63.27电机实际功率kW实际运行电流A846354.2%3改造情况介绍改造情况介绍 3.1.改造目的 从上表可以看出即使满负荷上水调门开度也只有30%左右余度，凝结水压力2.6MPa，低负荷时上水调门开度更小造成凝结水压力更高，不仅是上水门的节流损失，造成凝结水泵的经济性很低，而且对系统安全也有存在威胁。如在08年3月8日在我厂#4机组负荷为2

4、20MW出现的一次事故：凝结水流量突降为零、除氧器、凝汽器水位急剧下降，同时来大机交流油泵跳闸，除氧器、闭式水箱水位无法维持，被迫打闸停机。原因就是#4机凝泵出口管道至减温水母管大量泄漏，造成泄漏的原因是调门节流引起系统剧烈振动母管振裂泄漏。 电动调节门是电动机械机构，线形度差，频繁操作可能导致阀门可靠性下降，影响机组的稳定运行。 针对上述问题，决定采用变频技术来降低凝结水泵的转速，改变凝结水泵的QH特性曲线，凝结水泵的流量不变的情况下压力得到降低，使上水门打开、消除上水门的节流损失。 3.2.变频技术介绍DLHVF-1250/O6型高压变频器主要技术参数如下：类型：电压源高高结构，单元串联多

5、电平，18个功率单元，输入侧有移相整流变压器额定容量：1250kVA 额定输出电流：120A 额定输出电压：6000V额定输入电压：6000V 输入电压范围：-30+15输入功率因数：0.95（20以上负荷）满载效率-变频器部分: 98.5% 满载效率-包括变压器: 96输出频率范围：5-60Hz 输出频率分辨率：0.01Hz输出频率精度：0.05Hz 谐波：满足IEEE512-1992和国标要求。输入电流谐波：4% 输出电压谐波: 4%过载能力：1.20倍，60秒（相对1250kVA）3.3.改造方案 3.3.1高压一次方案 变频改造采用一拖二方案，用1台变频调速装置连接2台电动机，正常时变

6、频器拖动一台凝泵变频运行，另一台工频备用。当变频器或运行的凝结水泵发生故障时，备用泵可以自动工频运行，使用原来的水调门调节方式，保证机组正常运行。原来的甲乙凝泵高压开关柜作为工频运行旁路。整个系统由5个开关柜和一台高压变频器组成。一拖二方案一方面提高变频设备的利用率，另一方面，凝结水泵具有定期设备轮换的制度，为降低系统操作的难度，系统采用高压开关等自动切换装置，从而，使得系统操作简便、安全可靠。一次系统图如下（框内为新增的高压设备）：3.3.2控制方案变频改造后凝泵具有变频运行和工频运行两种模式，故除氧器水位调节也有两种模式。3.3.2.1变频运行变频运行时，除氧器上水调门全开，除氧器水位由原

7、来的开度调节变为变速调节。控制方式有手动/自动两种控制模式。手动运行时运行人员通过上位机给定电机运行频率，电机按给定转速运转，需要调节除氧器水位时需人为改变给定频率。自动运行时运行人员通过上位机给定除氧器水位，DCS系统根据除氧器实际水位、除氧器进水流量、除氧器出水流量、给定值自动给定变频器频率，从而自动控制凝泵转速达到自动控制除氧器水位。变频运行时，DCS逻辑控制将除氧器水调门开度至最大。3.3.2.2工频运行当变频控制的工作泵发生故障跳闸，或出力不足等故障时，另一台泵会自动工频投入运行。工频运行时除氧器水位调节方式原改造前相同即除氧器水调门开度自动调节。4. 改造中遇到的问题和解决的办法改

8、造中遇到的问题和解决的办法 1.凝结水泵变频调速运行中凝结水压力随负荷降低而下降，为了保证其它设备所需凝结水的压力，设定变频调速系统的最低转速为30Hz。2.由于变频凝结泵用改变转速调节使得凝结水压力低，而定速凝结泵仍为上水门调整、凝结水压力很高，运行一旦发生变频凝结泵掉闸备用定速凝结泵启动后凝结水压力、流量突然增大对除氧器水位造成很大的影响。针对此问题将控制逻辑修改为当变频泵或者变频泵高压开关事故掉闸，且发出联启定速泵的指令时，程序发出一个具有某函数关系的预置指令加到上水门，立即将上水门关至一定位置并且程序投入“自动”进行调节除氧器水位。3.由于原DCS控制系统一开机泵出口即开、关机即关，工

9、频起停时间很短，而变频起停时间较长，所以在倒泵时变频起动过程变频泵出口压力低于母管压力时若在倒泵过程中逆止阀关不严的情况下会导致母管压力下降；倒泵时变频泵在停机过程中由于压力逐步降低，若变频泵出口逆止阀关不严的情况也会导致母管压力下降。故要保证逆止阀完好。5节能效果节能效果 5.1.试验测试结果： 为了能较准确的测出经过改造为了能较准确的测出经过改造 后的后的节能效果我们采取了两种测试方法进行比较分析。 方法一方法一:采用168小时#1机组凝结泵变频运行的用电与#3机组凝结泵工频运行的用电比较试验。方法二：方法二：在改造后的#1机组上，工频、变频均在同一负荷下运行2小时，记录其发电量、凝泵用电

10、量，记录数据见表2。方法一方法一: :采用168小时#1机组凝结泵变频运行的用电与#3机组凝结泵工频运行的用电比较试验。 2008年3月13日至20日168小时内，将#1、3机组负荷调整基本一致，记录#1、3机组的发电量和凝泵用电量数据，其数据见表表1 1。结果：#1机组发电量4102.2万KW.H，#3机组发电量4159.8万KW.H，#1机组凝结泵用电8.433万KW.H，#3机组凝结泵用电15.36万KW.H。#1机组凝结泵耗电占发电量的0.202%，#3机组凝结泵耗用电占发电量的0.3668%；168小时节电6.9270万KW.H。以#3机组凝结泵用电为基准#1机组凝结泵用电节能效果可

11、达到44.5%#1机凝泵用电量#1机电量组#3机凝泵用电量#3机组电量3月13日表码8751754398118057021269703月20日表码5560176126511869702133903倍率1800600000024006000000电量（KW.H）843304120000015360041598000凝泵用电率/每发（KW.H）0.0020480.003692#1机凝泵节能效率%44.5 %表表1：168小时#1机、#3机组凝结泵用电记录方法二方法二: :在改造后的在改造后的#1#1机组上，工频、变频均在同一负荷下机组上，工频、变频均在同一负荷下运行运行2 2小时，记录其发电量、凝

12、泵用电量，记录数据见表小时，记录其发电量、凝泵用电量，记录数据见表2 2。机组负机组负荷荷（MW）变频工况变频工况工频工况工频工况节节电电率率 %日期日期时间时间机组电度表机组电度表 凝泵电度凝泵电度表表 每度电凝每度电凝泵耗电率泵耗电率日期日期时间时间机组电度机组电度表表 凝泵电度凝泵电度表表 每度电每度电凝泵耗凝泵耗电率电率变频耗变频耗电率电率2003.2113:40起码：176223862140.15853.242:36176473510351600.29540.5346.323.2115:40止码：176230862513.244:3617648011035225电量Mw.h42006

13、66396011702403.2111:20:起码176214561600.16873.2316:20176431210347760.28460.5940.713.2113:20止码176222562053.2318:2017643901034850电量Mw.h4800810468013322803.2210:35起码176406473950.226618:40176440710348650.24740.9168.383.2212:35止码1764154746320:4017645041034945电量Mw.h5400122458201440在不同的负荷节电效果分别是：20万时46.32%，2

14、4万时40.71%，28万时：8.38%。注：数据由发电部当值值班员：闵巍、张泽颂、李鹏、王新宇提供。注：数据由发电部当值值班员：闵巍、张泽颂、李鹏、王新宇提供。5.2直接收益直接收益利用07年四台机组年利用小时偏低的#2机组来计算平均负荷：233.59(MW)，年发电量：1274178 (MWh)，计算情况：2007年#2机组实际年平均凝结泵耗用电占发电量：0.3463%计算，凝结泵耗用电量：4412.478(MWh)。如果2007年采用了变频运行后，用方法一测试的结果推算，那么2007年度的凝结泵耗用电量2609.517(MWh)，可节约厂用电1803 (MWh)；按2007年度平均电价0

15、.364元/KW.H，年节约65.6万元人民币。由此两年可以收回投资。5.3间接收益间接收益5.3.1减少电机启动时的电流冲击 电机直接启动时的最大启动电流为额定电流的7倍；星角启动为45倍；电机软启动器也要达到2.5倍。观察变频器启动的负荷曲线，可以发现它启动时基本没有冲击，电流从零开始，仅是随着转速增加而上升，不管怎样都不会超过额定电流。因此凝泵变频运行解决了电机启动时的大电流冲击问题，消除了大启动电流对电机、传动系统和主机的冲击应力，大大降低日常的维护保养费用。5.3.2延长设备寿命 使用变频器可使电机转速变化沿凝泵的加减速特性曲线变化，没有应力负载作用于轴承上，延长了轴承的寿命。同时有关数据说明，机械寿命与转速的倒数成正比，降低凝泵转速可成倍地提高凝泵寿命，凝泵使用费用自然就降低了。 原工频运行除氧器上水调门压差很大，且需要反复调整开度；变频运行后除氧器上水调门固定同，不需要反复调整，减小了阀门磨损，大大延长了阀门寿命。5.3.3降低设备运行噪音 我公司凝结水泵改用变频器后，降低水泵转速运行的同时，噪音大幅度地降低，当转速降低