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摘  要：火力發(fā)電近20年來(lái)節能技改發(fā)展迅速，已經(jīng)有相當大部分的風(fēng)機和水泵完成了節能改造工作。目前，我國煤電機組綜合升級改造已步入“深水區”。本文主要介紹了森蘭高壓變頻器在大型燃煤機組鍋爐給水泵上的應用，為大功率鍋爐給水泵變頻節能改造提出了新思路。

關(guān)鍵詞:大型燃煤機組 給水泵 高壓變頻器 節能改造

Abstract：In the past 20 years，Therapid development of energy saving renovation in thermal power generation. Aconsiderable part of the fans and pumps have been completed the transformationof energy saving work. At present，comprehensive upgrading of China's coal fired units has entered “profundal zone”. Applicationof SBH inverter in boiler feed pump of large coal fired units hasbeen introduced in this paper. Put forward new ideas for energy saving renovationof frequency conversion in boiler feed water pump.

Key words: Large coal fired units; Feed pump;High Voltage Inverter; Energy saving renovation

一、前言

2015年度，全國電力供需形勢總體寬松。全社會(huì )用電量增速同比回落，三產(chǎn)用電量保持較快增長(cháng)；工業(yè)用電量持續負增長(cháng)，制造業(yè)用電量同比降幅擴大；高耗能行業(yè)用電量持續負增長(cháng)，鋼鐵和有色行業(yè)用電量環(huán)比下降；核電、風(fēng)電發(fā)電量增長(cháng)顯著(zhù)，火電發(fā)電量連續13個(gè)月負增長(cháng)；各類(lèi)型發(fā)電設備利用小時(shí)均同比降低，利用小時(shí)降幅繼續擴大；火電新增裝機規模同比大幅上升。

“新電改”政策的逐步實(shí)施，導致電力行業(yè)的競爭日趨激烈，成本控制也成為了電力企業(yè)必須面對的問(wèn)題。在大量的風(fēng)機和水泵已經(jīng)進(jìn)行了變頻節能改造的情況下，對液力耦合器調速的電動(dòng)給水泵進(jìn)行節能改造已經(jīng)勢在必行了。

部分發(fā)達國家把火電廠(chǎng)鍋爐電動(dòng)給水泵作為變頻節能改造的主要對象。作為耗電大戶(hù)：

l  給水泵功率大，能耗高。

l  節能潛力大。對于電動(dòng)給水泵采用液耦調速的機組，變頻改造后節電率通常在20%左右（跟發(fā)電負荷有直接聯(lián)系）。

液耦調速作為改變轉差率的調速方式，存在固定的滑差損耗，并且在變速條件下，液力耦合器的效率隨轉速的降低而降低，屬于低效調速。而變頻調速是不耗能的高效調速。近年來(lái)，隨著(zhù)高壓變頻技術(shù)成熟，完全取代了液耦調速用在需要調速的各種設備上。

鍋爐電動(dòng)給水泵變頻調速改造是一個(gè)系統工程，改造復雜，難度大，其內容包括電動(dòng)機的變頻改造、液力耦合器改造、前置泵改造、潤滑油系統改造、控制保護邏輯改造、土建安裝和暖通等。

二、項目概況

某電廠(chǎng)350MW大型燃煤發(fā)電機組配置如下：?jiǎn)闻_機組鍋爐給水系統配備3臺鍋爐給水泵，采用2用1備運行方式。給水泵系統采用液力耦合器作為調速方式，其中給水泵采用鄭州電力機械廠(chǎng)的300TSBII-JB型，液力耦合器為德國VOITH公司的R16K400M。前置泵為鄭州電力機械廠(chǎng)生產(chǎn)的YnKn350/250J型水泵。系統整體示意圖如下：

鍋爐電動(dòng)給水泵系統由前置泵、電動(dòng)機、液力耦合器、給水泵組成。系統根據機組負荷變化，通過(guò)液力耦合器調節給水泵供水量的大小，以滿(mǎn)足鍋爐生產(chǎn)系統供水需求。

三、系統改造方案

森蘭結合多年豐富的電廠(chǎng)應用經(jīng)驗,與用戶(hù)進(jìn)行了多次的現場(chǎng)交流與技術(shù)溝通,最終確認了一套最切合現場(chǎng)實(shí)際的改造解決方案：?jiǎn)蝹€(gè)機組將兩臺運行泵改為變頻驅動(dòng)，剩余一臺備用泵不做改動(dòng)，仍采用液耦調速。

改造機械部分包括液力耦合器、前置泵的改造，電氣部分包含電機側以及DCS控制系統改造等內容，方案簡(jiǎn)介如下：

3.1變頻器改造方案

項目采用一拖一限流方案：

此方案為一拖一的典型方案，QS1、QS2為隔離開(kāi)關(guān)。系統高壓上電時(shí)，電流首先通過(guò)限流電阻對系統進(jìn)行充電，當系統充電完畢后斷路器QF1自動(dòng)動(dòng)作，切除限流電阻，系統正常上電，整個(gè)高壓上電過(guò)程對系統無(wú)沖擊，有效的提高了設備使用的穩定性及設備的使用壽命。

隔離柜作用：當變頻器需要檢修或維護（清掃積灰、檢查電纜連接）時(shí)，將QS1、QS2斷開(kāi)，變頻器與電氣主回路之間產(chǎn)生明顯的斷點(diǎn)，確保工作人員的人身安全和設備的安全。

3.2機械改造方案

3.2.1前置泵改造：系統進(jìn)行變頻改造必須對前置泵的輸出揚程是否滿(mǎn)足給水泵的必需汽蝕余量要求進(jìn)行校核，以確定前置泵的改造方案。

前置泵改造通常有兩種方案：

l  保留原有運行方式，前置泵不做改動(dòng)。該方案改造后前置泵變速運行，工程施工量小，無(wú)需新增驅動(dòng)電機，節能量較增加驅動(dòng)電機的方案更大。

l  增加驅動(dòng)電機，將前置泵從主電機脫開(kāi)，改為定速泵。該方案改造后前置泵定速運行，泵體由新增的定速電機驅動(dòng)。由于轉速不下降，給水泵不會(huì )出現汽蝕。

根據現場(chǎng)數據采集統計，并仔細研究分析現場(chǎng)采集到的給水系統運行數據，最終確定前置泵無(wú)需進(jìn)行改造，變頻驅動(dòng)依舊就能夠滿(mǎn)足變頻改造后現有各個(gè)工況情況下的運行需要，不會(huì )出現汽蝕現象。為用戶(hù)節約了一大部分的成本投入并最大可能的不對原有成熟設計進(jìn)行變更，減少改造風(fēng)險。

3.2.2液力耦合器改造通常有三種思路，改造時(shí)應根據現場(chǎng)實(shí)際情況確定具體方案。

l  保留液耦的調速功能，增加外置輔助油泵，保證系統變頻改造后潤滑油壓正常。由于液耦存在固定滑差損耗，因此本方案無(wú)法達到最大節能量。

l  保留液力耦合器的增速功能，取消液力耦合器的調速功能。該方案消除了液耦系統的固定滑差損耗，節能量較方案一高，但改造難度大，周期較長(cháng)。

l  拆除液力耦合器，定制增速齒輪箱。增速齒輪箱在外型上與原液耦保持一致，其主要作用是增加轉速。該方案特別適合新建項目和現場(chǎng)液耦不方便拆除改裝的場(chǎng)合。

針對液耦調速的弊端，將液耦調速功能取消，改為增速箱連接，消除了液耦本身的滑差損耗，系統節電率得到保證。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、給水泵的穩定運行的前提下，最大化的挖掘節能潛力。

3.3 控制系統改造方案

結合原有控制特點(diǎn)，變頻器控制系統采用專(zhuān)用控制器，同時(shí)針對鍋爐各項調節狀態(tài)分析可能存在的風(fēng)險，與原系統完美對接，使用邏輯策略來(lái)規避各項可能出現的突發(fā)狀況，最終將系統風(fēng)險控制到最低，現場(chǎng)經(jīng)過(guò)多項試驗最終保證了整個(gè)系統的穩定可靠。

四、改造效果

1、項目正式投入運行后，在280兆瓦負荷時(shí)電泵耗用功率由8260千瓦降低到5792千瓦，節電率高達29%，降低了1個(gè)百分點(diǎn)的廠(chǎng)用電率，節能效果顯著(zhù)。

2、對現場(chǎng)的控制以及可靠性方面做了大量的試驗，最終證明改造后系統仍可保持原有的備用方式并不影響給水系統的可靠性，并未引發(fā)可能存在的改造風(fēng)險，項目實(shí)施圓滿(mǎn)結束。

改造現場(chǎng)：

五、總結

大功率鍋爐給水泵的突破性改造，標志著(zhù)大型火力發(fā)電機組變頻節能改造新的高度，其顯著(zhù)的節能效果，穩定可靠的產(chǎn)品性能，完美的解決方案，是改造成功實(shí)施的原動(dòng)力，為國內電力企業(yè)節能降耗提供了新的思路，森蘭也再次證實(shí)了作為國產(chǎn)變頻領(lǐng)軍企業(yè)的雄厚技術(shù)實(shí)力。