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高压变频器在发电机组凝泵上的应用


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3 凝结水泵变频改造方案

我公司 300MW 机组配备 2 台 100%容量的凝结水泵, 型号 9LDTN-7, 额定流量 1000m3/h, 扬 程 240m , 转 速 1480rpm , 配 用 1000KW 的 异 步 电 动 机 , 阀 门 调 节 。 现 增 设 HARSVERT-A06/130 高压变频器,实现 0~50Hz 无级调速,功耗随机组负荷变化而变化, 进而提高设备利用率,达到最佳经济运行模式的目的。改造遵循"最小改动,最大可靠性, 最优经济性"的原则。变频器选型及参数: 系统改造方案如图 6。为了充分保证系统的可靠性,为变频器同时加装工频旁路装置,变频 器异常时,变频器停止运行,电机可以直接手动切换到工频运行状态下运行。工频旁路由 3 个高压隔离开关 QS1、QS2 和 QS3 组成(见左图,其中 QF 为甲方原高压开关柜内的断路 器) 。要求 QS2 和 QS3 不能同时闭合,在机械上实现互锁。变频运行时,QS1 和 QS2 闭合, QS3 断开;工频运行时,QS3 闭合,QS1 和 QS2 断开。 为了实现变频器故障的保护,变频器对用户开关 QF 进行连锁,一旦变频器故障,变频 器跳开 QF,要求用户对 QF 的合分闸电路进行适当改造。并且两台凝结水泵是一备一用, 当变频泵跳闸时,联启工频备用泵,不会影响凝结水系统正常工作。变频泵工频旁路时,变 频器始终允许 QF 合闸,撤消对 QF 的跳闸信号,使电机能正常通过 QF 合闸工频启动。凝 结水泵变频运行后,改造前调节凝结水流量的调节阀门完全打开,凝结水再循环系统关闭, 并由变频器或 DCS 系统控制凝结水泵的电动阀门,实现变频水泵与电动阀门的联动。联动 逻辑关系为: 变频水泵启动前,阀门应关严;DCS 向变频器发出启动指令后,水泵转速逐渐加快,泵 口水压相应升高,当泵口水压大于阀外侧管网水压时,变频器发出开阀指令,阀门打开;当 阀门开全后向变频器返回阀门开全信号,变频器进入正常运行状态。当变频水泵停机时,有 两种状态,一种是变频器正常停机,一种是事故急停,正常停机时,DCS 向变频器发出停 机指令,变频器收到停机指令后先发出关阀指令,阀门开始关闭,当阀门关严后向变频器发 出阀门关严信号,变频器接到阀门关严信号后再开始停机,直到变频水泵转速降为零;变频 器事故停机时,同时向阀门发出关阀指令。 4 使用变频器的效益分析 由于凝结泵采用定速运行, 出口流量只能由控制阀门调节, 节 流损失大、出口压力高、管损严重、系统效率低,且经常发生泄漏,造成能源浪费。而且由 于控制阀门为电动机械调整结构,线性度不好、调节品质差、自动投入率低;频繁的开关调 节,容易出现各种故障,使现场维护量增加,造成各种资源的浪费。 4.1 节约电能效果显著

下面是对本机改造前后的电流做纵向比较的部分运行数据,可以发现电流减小许多。 下面是某月的电能统计,做一个同类机组的横向比较,可以看出凝泵用电减少许多。

以每台机组年发电量 20 亿千瓦时计算, 使用变频器可节约厂用电 261 万千瓦时, 以平均 电价 0.22 元/KWH 计算每台可节约 57.42 万元。 4.2 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。观察变频器起动的负荷曲线,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。 4.3 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。 4.4 降低噪音我厂凝结水泵改用变频器后,降低水泵转速运行的同时,噪音将大幅度地 降低,当转速降低 50%时,噪音可减少十几个绝对分贝。同时消除了停车和启动时的打滑 和尖啸声,克服了由于调门线性度不好,调节品质差,引起管道锤击和共振,造成给水系统 上水管道强烈震动的缺陷,凝结水泵变频运行后,噪音、振动都大为减少,变化相当可观。 总之,300MW 汽轮发电机组凝泵推广使用变频调速器,可以大幅度降低厂用电率,减少发 电成本,提高竞价上网的竞争能力。

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