国产高压变频器在凝结水系统的应用

12/12国产高压变频器在凝聚水系统的应用凝聚水系统配装上海凯士比泵业有限公司制造的NLT350-400×6型凝聚水泵，凝聚水泵电机为湘潭电机厂制造的YLKS500-4型，高压变频器为北京利德华福电气技术有限公司制造的HARSVERT-A06/130系列。目前在已投运的大型火电机组中，凝聚水泵采纳100%容量、一用一备的配备模式，除氧器水位依靠上水调门开度操纵，节流损失大。随着高压变频调速装置可靠性的提高，应用领域不断扩大，众多发电企业对凝聚水泵进行了变频改造。在实际改造中，对操纵方案的要求要紧是变频凝聚水泵运行中事故跳闸，备用泵工频联启后凝聚水压力陡增，除氧器水位、凝聚水其它用户的操纵必须在要求范围内波动。

2.凝聚水泵的运行工况

在汽轮机低压缸内做功的蒸汽在空冷岛冷却凝聚之后，集中在凝聚水箱中，凝聚水系统的作用是通过凝聚水泵及时的把凝聚水送至除氧器中，维持除氧器水位平衡。保证凝聚水泵连续、稳定运行是保障电厂发电机组安全、经济生产的重要环节之一，凝聚水系统如图1所示。

图1：凝聚水系统图

凝聚水泵电机为6kV/1120kW电机，设计时有一定裕量，每台机组配备二台凝聚水泵，一台运行，一台备用。通过对机组凝聚水系统和凝聚水泵运行方式、动力系统结构的研究分析，提出一拖二自动工/变频切换操纵方案。由于凝聚水泵属一用一备运行方式，因此采纳一拖二方案能够提高变频设备的利用率，保证系统具有良好的节能效果。另一方面，凝聚水泵具有定期设备轮换的制度，为降低系统操作的难度，系统采纳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。具体系统结构原理如图2所示：

图2：系统结构原理图

凝聚水泵变频改造前，除氧器水位是通过改变凝聚水泵出口调整门的开度进行的，调节线性度差，调整门存在较大的节流损失。同时由于频繁的对调整门进行操作，导致阀门的可靠性下降，阻碍机组的稳定运行（我公司1#机组曾发生三次调整门机械故障）。

改造为高压变频器后，凝聚水泵出口阀门处于全开位置(同时依照现场实际情况可将旁路门打开，可进一步降低凝聚水系统的节流损失)，仅在倒泵过程中由凝聚水母管调整门来操纵除氧器水位，正常运行时通过调节变频器的输出频率改变凝聚水泵转速，达到调节出口流量操纵除氧器水位的目的，满足运行工况的要求，图3为凝聚水操纵方案。

图3：凝聚水操纵系统图

在图3中，采纳双回路操纵，要紧是考虑调整门调节特性与变频器存在较大差异，单一操纵回路的调节效果不行；通过变频运行后的实际效果，这种操纵回路设计调节特性专门好，两套回路切换平稳。

3改造中遇到的问题和解决的方法

（1）高压变频调速凝聚水泵运行时上水调整门打开，利用改变凝聚水泵的转速调节除氧器水位造成凝聚水压力较低，最大不超过2.8MPa。运行中凝聚水压力随负荷降低而下降，为了保证其它设备所需凝聚水的压力，设定变频调速系统的最低转速为30Hz，对应凝聚水泵的出口压力为1.2Mpa，修改减温水压力低爱护关低旁逻辑。

（2）由于变频凝聚水泵用改变转速调节使得凝聚水压力低，而定速凝聚水泵仍为上水门调整、凝聚水压力专门高，运行一旦发生变频凝聚水泵跳闸备用定速凝聚水泵启动后凝聚水压力、流量突然增大对除氧器水位造成专门大的阻碍。针对此问题将操纵逻辑修改为当变频泵或者变频泵高压开关事故跳闸，且发出联启定速泵的指令时，程序发出一个与汽轮机调速级压力具有函数关系的预置指令加到除氧器上水调整门，立立即上水调整门关至一定位置同时程序强制将调整门投入“自动”进行调节除氧器水位，图4为#21凝聚水泵变频跳闸后，#22备用工频凝聚水泵联锁启动后水位与除氧器水位调整门的变化趋势图，在切换过程中，除氧器水位波动在正负20mm以内。

图4：切换过程中水位与阀门动作趋势

（3）运行变频凝聚水泵跳闸备用定速凝聚水泵联锁启动后凝聚水压力突然升高对凝聚水供其它辅助设备阻碍专门大，特不是给水泵机械密封冷却水系统，由于给水泵机械密封冷却水差压一般维持在0.1MPa。针对此问题在给水泵机械密封冷却水调整门上预置一个与汽轮机调速级压力具有函数关系的指令，当备用工频凝聚水泵联锁启动后将该指令输出至给水泵机械密封冷却水调整门，延时一段时刻后系统切换至给水泵机械密封水差压自动调整回路。

（4）凝聚水泵再循环调整门是为了保证凝聚水系统在低流量时凝聚水泵在安全工作区内运行的，该操纵回路的被调量是凝聚水泵出口母管压力，当凝聚水泵采纳变频调速系统后，转速越低，出口压力越低，为了保证凝聚水泵的安全，防止泵体汽蚀，在再循环调整门的操纵指令输出上叠加一个与除氧器水位调整门具有函数关系的指令，当在变频运行时，操纵再循环调整门开度。

4．改造后的运行措施

改造后变频凝聚水泵长期运行，定速凝聚水泵只作备用。为了保证变频凝聚水泵安全的运行，定速凝聚水泵处于良好的备用，以及凝聚水供给其它辅助设备的安全运行，制定以下运行措施。

（1）正常运行时变频凝聚水泵运行、定速凝聚水泵投入备用，上水调整门开度操纵在90%—97%，利用变频凝聚水泵的变频器对除氧器水位进行自动调节。低负荷时能够关小上水调整门维持凝聚水压力不低于1.2Mpa，凝聚水泵转速不低于900r/min，确保变频凝聚水泵和凝聚水供给其它辅助设备的安全运行。

（2）每月定期对凝聚水泵进行切换运行，以保证备用凝聚水泵处于良好状态。

（3）机组启动、停止过程中能够将变频凝聚水泵转速操纵在某一值，采纳除氧器水位调整门调节，不但使除氧器水位稳定而且能够保证其他辅助设备有足够压力的冷却水，如低压旁路减温水、疏水扩容器减温喷水、低压缸减温喷水等。

5.节能效果（变频器运行后检测）

(1)节约厂用电效果显著

现场截取变频改造前后的2＃机组实际运行数据记录，对本机改造前后的电流进行比较，能够比较直观的反映进行变频改造后节能情况，如表1所示。

表1：变频改造前后电流变化

图5：改造前后电流变化趋势图

表2是某半个月的电能统计，做一个同类机组的横向比较，能够看出凝泵用电减少许多。

表2：节电统计

以每台机组年运行300天计算，使用变频器可节约厂用电242万kW•h，按照0.25元/kW•h计算,折合人民币60.5万元。

(2)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4－5倍；电机软启动器也要达到2.5倍。观看变频器启动的负荷曲线，能够发觉它启动时差不多没有冲击，电流从零开始，仅是随着转速增加而上升，不管如何样都可不能超过额定电流。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，图6为凝聚水泵变频启动电流趋势图（初始转速900r/min）。

图6：凝聚水泵变频启动电流趋势图

(3)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。同时有关数据讲明，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。

(4)降低噪音

我公司凝聚水泵改用变频器后，降低水泵转速运行的同时，噪音大幅度地降低，当转速降低60%时，凝聚水泵附近1.5m噪音水平测试85dB,比工频运行时的110dB减少25dB。同时消除了停车和启动时的打滑和尖啸声，克服了由于调整门线性度不行，调节品质差，引起管道锤击和共振，造成凝聚水系统上水管道强烈震动的缺陷，凝聚水泵的运行工况得到明显改善。

6.总结

高压变频调速系统在凝聚水系统中的成功应用，以其显著的节能效果和良好的系统响应和操纵品质，充分讲明在火电厂发电机组主辅机设备中采纳高压变频调速技术具有宽敞的应用前景和拓展空间，对提高企业竞争力、降低发电成本具有积极意义。

参考文献：

[1]漳山电厂《300MW级火力发电厂机组汽机辅机运行规程》山西漳山发电有限公司2005.5

[2]《变频调速凝聚水泵在300MW机组的应用》卜喜正

[3]《HARSVERT-A系列高压变频调速系统讲明书》北京利德华福电气技术有限公司2004.1。

作者简介：

朱军山西漳山发电有限责任公司副总经理高级工程师毕业于太原工业大学热能动力专业

李立敏山西漳山发电有限责任公司助理总经理高级工程师毕业于华北电力大学电力系统自动化专业

白鹏山西漳山发电有限责任公司设备部热控专业工程师。

后记：

在漳山电厂2×300MW机组的凝聚水变频系统改造项目中，北京利德华福电气技术有限公司技术成