高压变频技术在660MW超临界机组电动给水泵的应用

王贞兵(中国能源建设集团山西省电力建设一公司工作,山西大同 037043)

高压变频技术在660MW超临界机组电动给水泵的应用

王贞兵(中国能源建设集团山西省电力建设一公司工作,山西大同 037043)

通过对高压变频技术在660MW超临界机组电动给水泵的应用观测与分析,阐明了火力发电厂实施高压变频电动给水泵拖动,可以使电动给水泵系统运行效率工作在最佳区域,从而达到降低厂用电率、减少启动电流及对设备的冲击、改善作业环境,低碳、节能和减排的作用。

高压变频 660MW超临界机组 电动给水泵

1 概述

发电厂电动给水泵系统是必须配置的辅属系统,其耗电率高,厂用电率占比较高,对上网电量影响较大。因此,其驱动和控制方式一直是研究和改进内容。

某发电厂2×660MW超临界直接空冷凝汽式汽轮发电机组,每台机组配备3台35%容量的液力耦合器调速电动给水泵。2013年6月将#2机组改为两台50%的变频调速给水泵,由增速齿轮来增加给水泵转速,并保留原来的一台35%的给水泵作为备用。

表1 1号机组给水泵(液偶)工况计算汇总表

2 系统改造和应用情况

表2 2号机组给水泵(变频)工况计算汇总表

表3

表4

原设计给水泵配置是主泵+液力偶合器+电机+前置泵,改造后给水泵配置是主泵+齿轮箱+电机和10kV、16000kVA变频器。

2.1 原给水泵配置情况及分析

2.1.1 改造前给水泵运行情况及分析(尚未实施改造的1号机组)

采集1号机组100%、75%、50%负荷稳定运行工况的数据(数据全部取自现场DCS、10kV开关综保),对前置泵、主泵、偶合器、电机等进行效率分析,基于3台泵组运行数据非常接近,为便于计算,取平均值统一计算,主泵效率计算采用了热力学方法,只与泵出、入口给水的温度、压力有关,不需要测量流量、轴功率等。

通过给水泵、偶合器等机械负载轴功率计算得到的电功率与通过电气拖动输入测量得到的电功率数值偏差很小,表明现场测点较为准确,计算方法得当,计算结果合理,具体数据见表1。给水泵与其他辅机不同,其耗电率与机组负荷系数变化趋势相同,机组负荷越高,给水泵耗电率也越高。从表中发现,耗电率高的主要问题在于主泵效率和偶合器效率均偏低。

2.1.2 存在问题

运行数据表明给水泵设计扬程过高,导致给水泵不能在高效区工作,直接降低了给水泵运行效率,而且给水泵运行转速低,使偶合器的转差率增大,也降低了偶合器的运行效率。由于给水泵为3×35%BMCR容量配置,机组在中高负荷时,需要运行3台给水泵,导致运行给水泵余量较大,也会导致泵组效率的降低。

2.2 改造方案及改造后运行情况

2.2.1 改造方案及配置

变频改造首先在2号机组实施,将2A、2C两台给水泵从35%BMCR容量变为50%TRL容量,拆除液力偶合器,电机通过增速齿轮箱驱动给水泵,前置泵另设电机直接驱动,由于设备容量增大,给水泵、前置泵、电机、阀门等都进行了更换,低压、中压、部分高压给水管道也进行了更换,保留2B给水泵作为备用泵。

2.2.2 改造后运行情况

与1号机组相同,采集2号机组在100%、75%、50%负荷稳定工况数据进行计算见表2。

2.3 改造前后经济性对比分析

2.3.1 设备能耗对比分析

根据表1、表2中的分析,可以得出在5500利用小时相同运行模式下,2号机组较1号机组给水泵耗电率低1．21%,其中调速系统占1．07%,是主要因素,由于1号机组采取了低负荷停运第3台给水泵的措施,泵平均效率基本相当,其他大约还有0．1%的耗电率降低值。

液力偶合器控制给水泵出力存在最大的缺点就是给水响应非线性,在机组调峰过程中有很大一部分时间工作在低效区,而变频器在这方面有着独特的优点,输出功率与电机的轴功率几乎全程相等。这是由于水泵/电机/变频器三者的效率有交集最佳区间,软件始终会命令变频器自身始终在这最佳的效率区间运行从而使系统发挥最大的效率,并使得技改达到最佳的节电效果。

变频调速和液力耦合器调速的综合技术和经济指标比较如下:(见表3)。

改造前后调速效率对比:(见表4)。

2.3.2 经济效益

改造前给水泵耗电率3．86%,改造后给水泵电耗2．65%,年度节电超过8000万度,折合标煤约2．4万吨,产生了巨大的经济效益。

3 结语

通过16000KVA高压变频及齿轮箱来调节电动给水泵流量,可以提高在不同负荷变化的情况下,给水泵系统的效率,克服通过液力耦合器调节的所带来的效率偏低、耗电量大的缺陷。

降低了大容量电机启动时对厂用电系统的冲击,改造前给水泵启动时的启动电流1003A,改造后启动电流降低16倍,减少了起动时对设备的冲击力,降低了对设备的损害,延长了设备使用寿命。

为火力发电厂大容量、高参数机组,使用变频给水泵技术提供借鉴经验。同时此变频给水改造在热控调节方面的控制策略为国内600MW等级超临界机组进行给水系统变频改造提供了一个成功范例,必将对火力发电企业变频节能技术的运用起到促进作用。

based on the high voltage frequency conversion technology in the application of electric feed water pump of 660 mw supercritical unit observation and analysis, expounds the implementation of high voltage frequency conversion electric feed water pump drive power plant, can make the electric feed water pump system efficiency work in the best area, so as to reduce the service-power consumption rate, reduce the starting current and the impact on the equipment, and improve the working environment, low carbon, energy saving and emission reduction.

high voltage frequency converter 660 mw supercritical unit water pump

王贞兵(1971—),男,太原科技大学电气工程及其自动化专业,工程师,现在中国能源建设集团山西省电力建设一公司工作。