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要：本文主要介紹了高壓變頻器在新疆某大型燃煤機(jī)組鍋爐給水泵上的應(yīng)用，為大功率鍋爐給水泵變頻節(jié)能改造提出了新思路。

關(guān)鍵詞：森蘭變頻；大型火電機(jī)組；給水泵；高壓變頻器

Abstract: This paper mainly introduces the application of high voltage frequency converter on the boiler feed pump of a large coal-fired units in Xinjiang,and puts forward a new idea for the energy saving transformation of high power boiler feed water pump.

Key words: Senlan frequency converter; Large thermal power unit; Feed water pump; High voltage converter

1　引言

近10年來，高壓變頻調(diào)速技術(shù)的大量推廣對電力行業(yè)的節(jié)能降耗做出了巨大貢獻(xiàn)，國內(nèi)火力發(fā)電廠在工作輔機(jī)節(jié)能改造方面已進(jìn)入普及階段，大部分的火電企業(yè)紛紛開始轉(zhuǎn)變思路，敢于嘗試，在生產(chǎn)自耗電的降低方面取得了突破性的進(jìn)展，輔機(jī)耗電量在使用高壓變頻調(diào)速技術(shù)后得到了進(jìn)一步的遏制，大部分應(yīng)用成熟的負(fù)載例如引送風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵等均已改造完成，那么如何更深入挖掘鍋爐輔機(jī)節(jié)能潛力成為了電力企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，在這種情況下，作為耗電大戶，給水泵的變頻節(jié)能改造成為了新的思考方向。當(dāng)前給水泵面臨以下問題：給水泵功率大，能耗高；節(jié)能潛力大。現(xiàn)有改造經(jīng)驗(yàn)來講，對于負(fù)荷不滿的機(jī)組，通常節(jié)電率在20%左右（跟發(fā)電負(fù)荷有直接聯(lián)系）。

雖然節(jié)能改造市場巨大，但多數(shù)企業(yè)慎而又慎，遲遲不敢有所為，主要原因?yàn)椋贺?fù)載太重要，沒有案例，或者沒有經(jīng)驗(yàn)的指導(dǎo)，少有用戶敢于下決心去改造，去嘗試，因?yàn)橐坏└脑斐霈F(xiàn)問題，將造成非常大的影響；改造不僅涉及變頻器，還涉及機(jī)械方面的改造，變頻廠家不懂，機(jī)械方面廠家也不會去考慮。加之機(jī)械方面液力耦合器的改造和前置泵的改造工作難度較大，改造方案確定難度大，造成更鮮有人為給水泵改造。

但數(shù)據(jù)顯示，世界發(fā)達(dá)國家早已把鍋爐給水泵系統(tǒng)作為推廣變頻調(diào)速節(jié)能改造的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，國內(nèi)也有企業(yè)躍躍欲試，這其中森蘭有幸成為用戶高度認(rèn)可的變頻系統(tǒng)提供商。森蘭在新疆某自備電廠的大功率鍋爐給水泵節(jié)能改造項(xiàng)目為給水泵負(fù)載的改造提出新的思路。

2　項(xiàng)目概況

該自備電廠投運(yùn)有5×350MW大型燃煤發(fā)電機(jī)組，該項(xiàng)目鍋爐電動給水泵改造成為了森蘭再次突破創(chuàng)新的標(biāo)志性項(xiàng)目，電廠建成為5個機(jī)組，先期嘗試對5#機(jī)鍋爐給水泵進(jìn)行了改造，也是新疆首個對大型火力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行電動給水泵節(jié)能改造的電廠。

機(jī)組鍋爐給水系統(tǒng)配置如下：單臺機(jī)組鍋爐給水系統(tǒng)配備3臺50%鍋爐給水泵，采用2用1備運(yùn)行方式。給水泵系統(tǒng)采用液力偶合器作為調(diào)速方式，給水系統(tǒng)主要設(shè)備的主要參數(shù)如表1

表1 前置泵額定參數(shù)

表2 給水泵額定參數(shù)

表3 給水泵電動機(jī)額定參數(shù)

表4 液力偶合器額定參數(shù)

系統(tǒng)整體示意圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體示意圖

系統(tǒng)由前置泵、電動機(jī)、液力耦合器（包含工作油路、潤滑油路部分）、給水泵組成，系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化，通過液力耦合器調(diào)節(jié)給水泵供水量的大小，以滿足鍋爐生產(chǎn)系統(tǒng)供水量的需要。

可以看出，如需進(jìn)行變頻調(diào)速節(jié)能改造，就需要考慮前置泵調(diào)速后運(yùn)行方式問題、變頻調(diào)速后液耦是否改造問題以及改造后DCS控制方面的問題。

3 系統(tǒng)改造方案

面對復(fù)雜的系統(tǒng)，高難度的改造，森蘭與電廠相關(guān)技術(shù)專家進(jìn)行了近半年的現(xiàn)場調(diào)研交流論證，結(jié)合多年豐富的電廠給水泵應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，最終確認(rèn)了一套切合現(xiàn)場實(shí)際的改造解決方案，同時全程提供技術(shù)支持，指導(dǎo)用戶現(xiàn)場完成整個系統(tǒng)變頻改造，具體改造方案為：單元機(jī)組將兩臺運(yùn)行泵改為變頻驅(qū)動，剩余一臺備用泵不做改動，仍采用液耦調(diào)速；機(jī)械部分包括液力偶合器、前置泵的改造；電氣部分包含電機(jī)側(cè)、DCS控制系統(tǒng)的改造等內(nèi)容。

3.1　變頻器改造方案

項(xiàng)目采用一拖一限流方案如圖2所示。

圖2 一拖一限流方案

此方案為一拖一的典型方案，QS1、QS2為隔離開關(guān)。隔離柜在檢修時有明顯的斷點(diǎn)，操作便捷，確保人身和設(shè)備的安全。

3.2　機(jī)械設(shè)備改造方案

3.2.1　前置泵改造

根據(jù)前置泵的額定參數(shù)，若前置泵調(diào)速運(yùn)行，很難在所有頻率段保證給水泵的必須汽蝕余量，但考慮到給水泵具有誘導(dǎo)輪設(shè)計(jì)，其必須汽蝕余量非常小，機(jī)組運(yùn)行頻率段相對集中，不會出現(xiàn)頻率很低的情況，同時兼顧現(xiàn)場空間等可操作性因素，最終確定方案采用不對前置泵進(jìn)行改造方案，論證結(jié)果表明前置泵出力在機(jī)組正常運(yùn)行區(qū)域內(nèi)能滿足給水泵汽蝕余量的要求。

3.2.2　液力耦合器改造

針對液耦調(diào)速的弊端，取消液耦調(diào)速功能，將液力耦合器的泵輪和渦輪拆除，將泵輪軸與渦輪軸通過聯(lián)軸器連接，即將液力耦合器改造成增速齒輪箱功能，使系統(tǒng)節(jié)電率達(dá)到最大化。改造包括液耦本體的改造以及潤滑油路的改造，最終在確保電機(jī)、給水泵穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，挖掘節(jié)能潛力。

3.3　控制系統(tǒng)改造方案

結(jié)合原有控制特點(diǎn)，變頻器控制系統(tǒng)采用專用控制器，同時針對鍋爐各項(xiàng)調(diào)節(jié)指標(biāo)分析可能存在的風(fēng)險，森蘭提出了整套DCS改造控制策略，對原有控制系統(tǒng)的動作邏輯、操作畫面、自動運(yùn)行邏輯均進(jìn)行了改造，與原系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了完美對接，使用邏輯保護(hù)策略來規(guī)避各項(xiàng)可能出現(xiàn)的突發(fā)狀況，最終將系統(tǒng)風(fēng)險控制到最低，經(jīng)過現(xiàn)場多項(xiàng)試驗(yàn)，最終保證了整個系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠。

4　改造效果分析

（1）項(xiàng)目為EPC總包，森蘭團(tuán)隊(duì)經(jīng)過3個月的現(xiàn)場施工，完成了項(xiàng)目零基礎(chǔ)到變頻器室修建、設(shè)備就位、安裝調(diào)試等一系列工程作業(yè)，并正式投入運(yùn)行。投入之初即收到了預(yù)期的節(jié)能效果，80%機(jī)組負(fù)荷情況下，給水泵節(jié)電率高達(dá)20%以上，降低了1個百分點(diǎn)的廠用電率，受到用戶的一致好評。

（2）森蘭對現(xiàn)場的控制以及可靠性方面做了大量的試驗(yàn)，最終證明改造后系統(tǒng)仍可保持原有的備用方式并不影響給水系統(tǒng)的可靠性，并未引發(fā)可能存在的改造風(fēng)險，項(xiàng)目實(shí)施獲得圓滿結(jié)束。

圖3 現(xiàn)場改造設(shè)備圖

5　結(jié)論

該大功率鍋爐給水泵的突破性應(yīng)用，標(biāo)志著大型火力發(fā)電機(jī)組變頻節(jié)能改造到達(dá)新的高度。森蘭變頻器穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品性能、完美的解決方案、顯著的節(jié)能效果，是改造成功實(shí)施的原動力，為國內(nèi)電力企業(yè)節(jié)能降耗提供了新的思路，項(xiàng)目在新疆地區(qū)起到了標(biāo)桿作用，森蘭變頻器也再次證實(shí)了作為國產(chǎn)變頻器領(lǐng)軍企業(yè)的雄厚技術(shù)實(shí)力。

作者簡介：

葛重源（1986-），男，現(xiàn)任希望森蘭科技股份有限公司高壓技術(shù)部經(jīng)理，長期從事高壓變頻技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用與研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐甫榮. 高壓變頻調(diào)速技術(shù)工程實(shí)踐[J]. 北京: 中國電力出版社, 2012.

[2] 《電力節(jié)能技術(shù)叢書》編委會. 火力發(fā)電廠節(jié)能技術(shù)[M]. 北京: 中國電力出版社, 2008.

摘自《自動化博覽》2018年9月刊

電流表 PA

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電壓表 PV

有功電度表 PJ

無功電度表 PJR

頻率表 PF

相位表 PPA

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功率因數(shù)表 PPF

有功功率表 PW

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紅色燈 HR

綠色燈 HG

黃色燈 HY

藍(lán)色燈 HB

白色燈 HW

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插頭 XP

插座 XS

端子板 XT

電線,電纜,母線 W

直流母線 WB

插接式(饋電)母線 WIB

電力分支線 WP

照明分支線 WL

應(yīng)急照明分支線 WE

電力干線 WPM

照明干線 WLM

應(yīng)急照明干線 WEM

滑觸線 WT

合閘小母線 WCL

控制小母線 WC

信號小母線 WS

閃光小母線 WF

事故音響小母線 WFS

預(yù)告音響小母線 WPS

電壓小母線 WV

事故照明小母線 WELM

避雷器 F

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熔斷器 FU

快速熔斷器 FTF

跌落式熔斷器 FF

限壓保護(hù)器件 FV

電容器 C

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電力電容器 CE

正轉(zhuǎn)按鈕 SBF

反轉(zhuǎn)按鈕 SBR

停止按鈕 SBS

緊急按鈕 SBE

試驗(yàn)按鈕 SBT

復(fù)位按鈕 SR

限位開關(guān) SQ

接近開關(guān) SQP

手動控制開關(guān) SH

時間控制開關(guān) SK

液位控制開關(guān) SL

濕度控制開關(guān) SM

壓力控制開關(guān) SP

速度控制開關(guān) SS

溫度控制開關(guān),輔助開關(guān) ST

電壓表切換開關(guān) SV

電流表切換開關(guān) SA

整流器 U

可控硅整流器 UR 控制電路有電源的整流器 VC

變頻器 UF

變流器 UC

逆變器 UI

電動機(jī) M

異步電動機(jī) MA

同步電動機(jī) MS

直流電動機(jī) MD

繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī) MW

鼠籠型電動機(jī) MC

電動閥 YM

電磁閥 YV

防火閥 YF

排煙閥 YS

電磁鎖 YL

跳閘線圈 YT

合閘線圈 YC

氣動執(zhí)行器 YPA,YA

電動執(zhí)行器 YE

發(fā)熱器件(電加熱) FH

照明燈(發(fā)光器件) EL

空氣調(diào)節(jié)器 EV

電加熱器加熱元件 EE

感應(yīng)線圈,電抗器 L

勵磁線圈 LF

消弧線圈 LA

濾波電容器 LL

電阻器,變阻器 R

電位器 RP

熱敏電阻 RT

光敏電阻 RL

壓敏電阻 RPS

接地電阻 RG

放電電阻 RD

啟動變阻器 RS

頻敏變阻器 RF

限流電阻器 RC

光電池,熱電傳感器 B

壓力變換器 BP

溫度變換器 BT

速度變換器 BV

時間測量傳感器 BT1,BK

液位測量傳感器 BL

溫度測量傳感器 BH,BM