凝结水泵变频改造后的运行分析

２０１１年第２期（总第６５期）　ＥＮＥＲＧＹ　ＡＮＤ　ＥＮＥＲＧＹ　ＣＯＮＳＥＲＶＡＴＩＯＮ　ｉ｛Ｉ占　｛Ｉ圭　２０１１年２月　瓣蠹㈣　戮嚣瓣　蕊　撼　凝结水泵变频改造后的运行分析　梁永忠，　解晓辉　（山西漳泽电力河津发电分公司，山西　河津０４３３００）　摘要：　叙述了河津发电厂凝结水泵由工频调速改为中压变频器调速的作法，指出，此举既能保证凝结水泵水量的自动　调整，又能达到节能降耗的目标。　关键词：　凝结水泵；变频改造；节能将耗；运行分析　中图分类号：ＴＫ２６４　文献标识码：Ａ　文章编号：２０９５－０８０２一（２０１１）０２－００６４－０２　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅ　Ｐｕｍｐ　ａｆｔｅｒ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ＬｌＡＮＧ　Ｙｏｎｇｚｈｏｎｇ．　Ｘｌ　Ｅ　Ｘｉａｏｈｕｉ　（Ｈｅｊｉｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｂｒａｎｃｈ　Ｃｏｍｐａｎｙ　ｏｆ　Ｓｈａｎｘｉ　Ｚｈａｎｇｚｅ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，　Ｈｅｉｉｎ　０４３３００，Ｓｈａｎｘｉ．Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｏｎｄｅｎｓａｔｅ　ｐｕｍｐ　ｉｎ　Ｈｅｊｉｎ　ｐｏｗｅｒ　ｐｌａｎｔ　ｗａｓ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｐｏｉｎｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｉｔ　ｃａｎ　ｅｎｓｕｒｅ　ｗａｔｅｒ　ｑｕａｎｔｉｔｙ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅ　ｐｕｍｐ　ａｎｄ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ　ｒｅａｌｉｚｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　ａｎｄ　ｌｏｗｅｒｉｎｇ　ｃｏｎｓｕｍｐ—　ｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅ　ｐｕｍｐ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ；ａｎａｌｙｓｉｓ　０　引言　华泽铝电２　ｘ　３００　ＭＷ，每台机组配备２台１００％容　量的工频凝结水泵互为备用。目前，已经对４号机组　的凝结水泵Ａ进行了变频改造。改造后变频凝结水泵　运行，工频凝结水泵备用，工频凝结水泵每月１２日带　负荷运行３０　ｍｉｎ，用以干燥电机绕组和保证其处于良　好备用状态。　河津发电分公司凝结水泵变频投运后，既实现了　凝结水泵水量的自动调整又降低了厂用电率，实现了　节能降耗的目标。　图１水泵变频运行与节流Ｑ—Ｈ曲线比较　１　变频技术节能应用分析　１．１　变频凝结水泵节能的原理　凝结水泵是离心泵，其工作点取决于水泵的工作　特性与管道系统的阻力特性。采用变频调速电动机改　变泵的转速，以满足工况改变时对性能的要求，其调速　的Ｈ－Ｑ曲线见图１，泵的特性曲线ｎ与管道的性能曲线　ＤＥ的交点为　即为泵正常运行时的工作点　。　节流控制是通过调节装在管道上的阀门开度，改　变供水阻力，反映到图１中，即阻力曲线从ＤＥ移到　ＤＥ　，扬程则从　上升到　。，流量由Ｑ　减到Ｑ　，运行　工况点从Ａ。点移到Ａ。点。　收稿日期：２０１１－０１—１５　变频调速控制是在管道性能曲线不变的情况下，　通过调整泵的工作转速，使性能曲线变化，改变运行工　作点来实现调节。泵的特性曲线取决于电机的转速，　如果把转速从ｎ。变为ｎ　，工况点将从　。点移到Ａ：点，　扬程将从　降到　，流量将从Ｑ。减小到Ｑ　与用节流　控制时输出的流量相同。　采用两种方法运行时　点和Ａ：点的轴功率分　别为：　Ｎ　＝酉ＱＩＨｉｐｇ，　（１）　（２）　Ｎ２＝面Ｑ２Ｈ２ｐｇ，　ＡＮ：Ｎ１一Ｎ２＝　（Ｈ　一　）Ｑ　Ｐｇ　（３）　作者简介：梁永忠，１９６９年生，男，山西稷山人，１９９２年毕业于北　京电力专科学校发电厂集控运行专业，工程师。　・用节流控制流量比用变频调速控制时多消耗了　△Ｐ的功率，且消耗随着阀门开度的减小而增加。另外，　６４・　２０１１年第２期　梁永忠，等：凝结水泵变频改造后的运行分析　２０１１年２月　用变频调速控制时，由水泵的叶轮相似定律，当转速从　变为／／，　时，ｐ、Ｈ、Ｎ大致变化关系为，　Ｑ　＝Ｑ。（＇三），　，　０　２变频器投运后对机组运行的影响　由于变频器能非常平滑稳定地调整水量，通过自　动或手动方式调整变频器的运行频率，大大提高了自　动化程度和自动装置的可靠性、稳定性。　变频器调速后，减少了电动机启动时的启动电流，　可彻底避免大电机启动电流产生冲击电动力矩对电动　机的损坏，有效地延长了电动机的使用寿命。　（４）　（５）　（６）　：Ｕｏ（ｎ２）　，　凡０　Ⅳ。：Ｐｏ（　），　凡Ｏ　由以上几个计算式可知，流量与转速的一次方成　变频改造前，除氧器水位由凝结水主调门的节流　正比；扬程与转速的二次方成正比；而泵的功率与转速　的三次方成正比。由此可知，水泵在低速时节电比较　显著，转速越高节电越不明显，若转速达到额定值时，　反而会浪费电能，因为变频器本身及辅助设备要消耗　一部分电能，所以变频器不宜超载超速运行，否则将变　为耗电设备，且使变频器难以承受　。　１．２凝结水泵变频器的运行　随着河津发电分公司凝结水泵变频器的投运，克　服了凝结水泵在运行中能耗高，效益较低等难题。华　泽机组作为华泽铝电的自备电厂，两台机组经常处于　高峰状态，上水调门开度平均只能达到２７％左右，电机　恒速转动，约有６５％的能量浪费在调门上。同时，由于　科技含量低、设备运行可靠性不高，日常维护量大，直　接影响着机组的安全稳定运行。通过变频改造，水泵　水量与压力的调节，由通过调节水泵调门开度改为通　过变频器调节电机转速控制水泵的吸水量，调门开度　可以开到１００％。通过改变水泵转速直接调节凝结水　泵的水量，使节流损耗降到零。以４号机凝结水泵为　例，变频改造后降耗５０％以上。　４号机凝结水泵型号为９ＬＤＴＮ一５ＤＰ，流量ｐ为　８７３　ｍ　／ｈ，扬程　为２８０　ｍ，额定转速ｎ为１　４８０　ｒ／ｒａｉｎ，　电机型号ＹＬＫＫ５００—４，Ｐ＝１　１２０　Ｗ，Ｕｅ＝６　０００　Ｖ。凝　泵４变频运行时电流与负荷关系不大，始终维持在９６　Ａ一１０５　Ａ左右。经过变频改造后凝结水泵电流保持　在３１　Ａ～５２　Ａ。详细情况见表１。　表１　变频改造后的运行参数　负　荷　电　流　转速　３００　ＭＷ　５１．６　Ａ　ｌ　１９Ｏ　ｒ　２５０　ＭＷ　３９．９　Ａ　１　１２０　ｒ　１９０　ＭＷ　３０．８　Ａ　１　０５８　ｒ　１．３节能状况　一般情况凝结水泵运行８　０００　ｈ／ａ左右，按实际测　算平均每台凝结水泵变频运行节电８　５００　ｋＷ・ｈ／ｄ计　算，可节电，　８　５００／２４×８　０００：２８３　ｘ　１０　ｋＷ・ｈ．　按０．３元／ｋＷ・ｈ计算，　０．３　ｘ２８３　ｘ　１０　＝８４．９×１０　元　单机设备投入约１２０　ｘ　１０　元，１，５年能收回全部　成本。　来调整，机组负荷２００　ＭＷ时主调门开度１８％，１５０　Ｍｗ时主调门开度１３％，节流损失很大。同时，凝结水　泵出口压力高于３．０　ＭＰａ，要通过凝结水再循环阀降低　凝结水泵的出口压力，经轴封加热器加热后的部分凝　结水又回到凝汽器，造成热量损失，增加凝汽器热负　荷，降低了机组效益。采用变频泵运行后，除氧器水位　由变频器通过改变凝结水泵的转速调整，凝结水主调　门开度保持在很大的开度，大大减小了凝结水主调门　的节流损失，同时，凝结水系统的再循环阀处于关闭状　态，避免了工质的热量损失。　变频改造前凝结水母管压力维持在２．５　ＭＰａ～３．０　ＭＰａ，变频改造后维持在１．３　ＭＰａ～１．５　ＭＰａ，减小了凝　结水系统设备、管道承受的机械应力，有利于设备的安　全运行。　变频改造后，凝结水系统的压力降低，凝结水主调　门开度增大，凝结水的流速降低，减小了凝结水对系统　管道、阀门的冲刷，延长了设备的使用寿命，增加了设　备的安全性。　变频改造后，凝结水泵的转速保持在　９００　ｒ／ｒａｉｎ～１　１９０　ｒ／ｒａｉｎ之间，较工频的１　４８０　ｒ／ｒａｉｎ大　为降低；凝结水泵出口压力的降低，使泵的轴向推力降　低，使泵支持、推力轴承的工作条件得到较大改善。　凝结水作为低压轴封减温水，变频改造后，减温水　压变小，低压轴封减温水调门开度适当开大，低压轴封　温度更加稳定。　３　凝结水泵变频改造后需要注意的问题　ａ）变频改造后，凝结水泵启停、切换的操作较以前　复杂，要求运行值班员具有更高的业务素质；　ｂ）工频泵、变频泵进行切换时，变频泵不能在低　转速下长期停留，变频泵的转速应提高至全速，确保其　出口压力与母管压力接近，防止与工频泵出口压差大　逆止门打不开，而导致变频凝结水泵汽化；　ｃ）工频泵长期备用期问，应加强其绕组的绝缘监　视，并定期采取带负荷运行等措施来干燥绕组，确保其　处于良好备用状态；　ｄ）工频泵运行时，变频泵起不到备用作用。因　为，变频泵启动转速为９００　ｒ，启动后需要加速方可接待　（下转７９页）　・６５・　２０１　１年第２期　白建俊：３００　ＭＷ机组凝结水泵轴瓦冷却器冷却能力的改善　２０１１年２月　２　改进措施　改进后的凝结水泵冷却水系统见图２。将凝结水　泵冷却器的冷却水管加粗为１／２寸管并将凝结水泵轴　瓦冷却器的冷却水来水、回水母管改为低位布置。并　在每个轴瓦冷却器的来水管上加装排污门，在来水母　管的末端加装排污门，由于来水、回水母管改为低位布　门１，这时有压回水由阀门２进入轴瓦冷却器，然后通　过阀门３冲人地沟。同时，凝结泵正常运行时可通过　开启阀门４，将回水母管中沉积的泥污冲走，达到不停　泵即可冲洗凝结水泵轴瓦冷却器和冷却水回水母管的　目的，大大提高了３００　ＭＷ机组凝结水泵轴瓦冷却器冷　却能力，运行实践证明改造效果良好。在７月份至８　月份高温期间，环境温度为３５℃时，凝结水泵轴瓦冷　置，冷却水的泥污等杂质随冷却水的流动，大部分沉积　在回水母管内，从而避免了泥污大量沉积在冷却器内，　并且由于回水母管管径较粗，故沉积的泥污对轴瓦冷　却器的换热效果影响较小。　却器润滑油油温只有５３℃，温升１６℃，完全满足厂家　规定的温升不大于２５　ｃＣ的标准要求。减少３００　ＭＷ机　组凝结水泵的启停次数，保证了凝结水泵的安全稳定　运行。　ｌＬ兰＞ｌ　＝　怛Ｊ　水来　／　７　７　３　结语　３００　Ｍｗ机组凝结水泵轴瓦冷却器的冷却水系统　增改反冲洗系统，对确保凝结水泵正常运行有重要的　作用，既减少了３００　ＭＷ机组凝结水泵的启停次数，保　证了３００　ＭＷ机组凝结水泵的安全稳定运行，又明显降　低凝结水泵的耗电量，提高了３００　ＭＷ机组凝结水泵的　３　ｌ　．　７　７　Ｉ　７　７　２　卜　一　，　图２改革后凝结水泵冷却水系统　运行经济性。在经济上以原先每台泵１个月需停泵冲　洗１次计算，１次启停凝结水泵需要耗电量２８０　ｋＷ・ｈ　计算，改造后２台３００　ＭＷ机组凝结水泵可节约厂用电　２０　１６０　ｋＷ・ｈ／ａ。　以Ⅱ凝结水泵为例，正常运行时开启阀门１、２，关　闭阀门３、４。冷却水自进水阀１进人凝结水泵轴瓦冷　却器，然后通过阀门２流至回水母管。在冲洗凝结水　泵轴瓦冷却器时可以不停泵，只需开启阀门３，关闭阀　（责任编辑：李妍彬）　（上接６５页）　负荷。此时，若工频泵掉闸变频泵的流量不能满足机　组负荷需要，就会限制机组负荷。为此，变频器因故停　运，应及时倒为工频方式备用；　ｅ）变频泵运行时，凝泵出口压力控制在　１．３　ＭＰａ～１．５　ＭＰａ。除氧器水位由变频泵转速自动控　４　结语　中国火力发电机组所占比重较高，因此，如何在机　组运行及控制方式方面合理运用变频技术是大型火力　发电机组节能减排工作的重点。凝结水泵变频器调速　制，除氧器上水调门在手动位置。凝泵出口压力低于　１．３　Ｍｐａ时，及时关小除氧器上水调门提高压力，稳定　凝结水母管压力以满足给水泵密封水压力的要求，防　止给水泵密封水压力过低机械密封泄漏增大导致密封　环变形损坏；　ｆ）变频泵运行中突然跳闸联动工频泵后，除氧器　上水调门根据当前负荷自动关小，运行人员应根据除　改造后，可彻底避免大电机启动电流产生的冲击电动　力矩对电动机的损坏，极大地减轻了水对挡板板的冲　击，有效地延长了电机检修周期，减少了检修维护量。　同时，变频调速后，提高了机组自动装置的稳定性，为　优化运营提供了可靠保证。变频改造后的凝结水系统　控制性能良好，水位调节稳定可靠，节能效果显著，减　少了凝结水系统的维护工作量。　参考文献：　［１］　山西省电力工业局．发电厂集控运行［Ｍ］．北京：中国电　力出版社出版。１９９７：２７．　氧器水位手动调整，待水位稳定后将除氧器上水调门　投自动；　ｇ）凝结水泵变频室温度应在２５　ｑＣ左右，变频柜　［２］　任致程．电动机变频器实用手册［Ｍ］．北京：中国电力出　版社出版．２００４．　周围环境温度超过４０℃时，凝泵不得以变频方式　运行。　（责任编辑：耿建华）　・７９・