变频改造在调峰机组中的应用及改进

燕金栋（广东惠州天然气发电有限公司,广东　惠州　516082）

变频改造在调峰机组中的应用及改进

燕金栋
（广东惠州天然气发电有限公司,广东惠州516082）

简要介绍了联合循环机组凝结水泵和给水泵变频改造的情况，并对改造过程中出现的异常问题进行了分析，针对各种异常总结了解决方法,为调峰机组开展变频改造提供了参考方案。

变频；问题；调峰；应用

1　前言

随着国家节能减排政策的推进，发电企业不断降低能源消耗的任务也越来越艰巨，而对火电厂来说，通过采用成熟稳定的变频技术，对泵和风机等设备进行变频改造，是降低厂用电率的一种有效手段。某电厂一期三台M 701F型燃气蒸汽联合循环机组自2006年陆续投产，在实际运行中，我们发现6KV凝结水泵和给水泵设备选型偏大，同时机组作为广东电网的重要调峰电厂，采取早起晚停的两班制运行方式，且调峰运行方式造成凝泵和给水泵多在非额定工况下运行，经过充分分析，我们认为变频改造对降低厂用电率的意义十分突出，从2009年开始陆续对三台机组的凝结水泵和给水泵进行了变频改造。

2　变频改造介绍

2.1凝结水系统

凝结水系统配备有两台100%容量凝结水泵，正常一运一备。系统主要用途是为余热锅炉低压系统补水，同时为低压缸排汽、低压冷却蒸汽、中压旁路蒸汽提供减温水，以及为凝汽器连接阀门提供水封水，设计额定工况下凝结水母管压力3.3MPa，改造后最低母管压力1.3MPa。对凝结水泵的变频改造采用“一拖二”方式，即一台变频器可以通过刀闸切换带动两台凝结水泵，两台凝泵均设置了旁路刀闸，可以实现变频器故障情况下的工频运行。其电气一次接线图见图1。

2.2给水系统

高中给水系统配备有两台100%容量给水泵，中压给水通过中间抽头实现，正常一运一备。系统主要用途是为高中压系统补水，同时为高压主蒸汽和再热主蒸汽、高压旁路蒸汽提供减温水，设计额定工况下高压给水压力13.9MPa，中压给水压力5.3MPa，改造后高中压给水压力分别为6.0MPa和2.0MPa。为了保证改造后运行的可靠性和节能效果，我们将给水系统调整为分泵运行，即高压给水系统和中压给水系统分别设置独立的给水泵，高压给水泵仍采用原给水泵，对中间抽头进行封堵，重新配置中压给水泵，并分别进行变频改造。其中，高压给水泵的变频改造采用与凝泵相同“一拖二”方式，中压给水泵的变频改造采用“一拖一”方式，并设置旁路刀闸。其电气一次接线图见图2。

3　变频改造出现的问题及解决方法

3.1充分考虑变频改造的可靠性。

近年来，变频改造在电厂中得到了较为快速的推广，但变频改造对象往往是机组的主要辅助设备，对机组安全运行至关重要。因此，在首次开展变频改造时，应广泛调研变频器供应商的成功应用案例，同时可考虑较为保守的改造方案。

我厂首次进行的凝结水泵变频改造，即只对一台泵进行，另外一台泵仍保留原接线方式。在经过一段时间运行，变频器可靠性得到验证后，再进行二次改造，实现“一拖二”方式。

另外，原设计凝结水泵变频装置的控制电源主路取自变频器本身，这种接线方式对调峰电厂来说并不合理，在周末停机后的凝结水泵定期切换时需要进行控制电源的切换，增大了运行人员的操作，在凝结水泵的二次改造中一并解决了这个问题。

3.2综合考虑改造系统的用户需求。

我厂的高中压给水分别用作高压主蒸汽和再热主蒸汽的减温水，而高压主蒸汽和再热主蒸汽温度高会导致机组RUNBACK（快速降负荷）。高中压给水泵首次变频改造于2012年冬季完成，在变频改造调试中高压和再热蒸汽温度均能控制在安全范围内，变频改造的节能效果突出。在随后运行中，随着气温升高，逐渐暴露出了减温水流量不足的问题，为了保证蒸汽温度不超限，我们对给水泵的频率控制逻辑进行了改进，当蒸汽温度接近高值时，给水泵频率自动升至工频运行。这种方法较好的解决了蒸汽温度的控制问题，尽可能的减少了蒸汽过量喷水减温导致的机组效率下降，最大限度的保证了给水泵的节能效果，但由于给水泵频率的快速升高容易导致汽包水位波动较大。

在发电厂的变频改造中，一般都会涉及多个用户，每个用户在保证机组安全运行中都起着十分重要的作用。因此，在变频改造方案设计时，必须要充分考虑变频改造对系统各个用户的影响，同时在系统改造后的调试中做好全工况试验，并认真分析相关参数的变化，确保改造效果。在对控制参数的优化中，要在保证安全运行的前提下，综合各影响参数，寻求最优效果。

3.3合理确定备用泵运行方式。

中压给水泵变频改造完成后，备用泵最初采用变频备用方式。在实际运行中，曾发生变频器故障引起的中压给水泵跳闸，备用泵连锁变频启动后，由于从低转速升速需要一定时间，造成了水位的较大波动。考虑变频运行可能存在的更大故障可能性，我们将备用泵的运行方式调整为工频备用，工频备用方式对机组运行的安全性有更大的保障，另外，基于机组本身的两班制运行方式，给水泵具备夜间停运的机会，停机后通过切换可以实现隔天的变频运行和工频备用，这样对变频改造的经济性影响也不大。

3.4及时解决可能引起的高频干扰。

变频装置在运行中会产生很强的电磁干扰，特别是对弱电传输的模拟量信号。我厂闭式冷却水泵变频改造后，就出现了变频装置运行时，机组控制油系统供油压力偏大且频繁波动的情况。为此，我们通过在变频器柜内铺设隔离层，将变频器至电机间电缆按照360°进行屏蔽处理并接地，彻底解决了该问题。

另外，变频改造还可能引起水泵汽蚀、共振、平衡盘磨损加快等异常问题，在变频运行中应加强监视，及时分析设备运行异常，避免损失扩大。

4　小结

对于发电厂来说，机组的安全运行是我们一切工作的前提，也是最大的经济效益，所以通过变频改造实现节能降耗也应以保证安全运行为前提。希望通过本文的介绍，能够为发电厂特别是调峰机组的变频改造提供一定的帮助。

[1]赵浩，万文军.凝结水泵变速改造中常见问题以及应对措施[J].广东电力,2010(10):109-113.

[2]栗海峰,栗艮,陈泽华.变频器在给煤系统控制中的应用[J].热力发电,2005(08).

[3]大唐桂冠合山发电有限公司,广西合山0.2×330MW机组凝结水泵变频改造[J].热力发电,2009(08):113-114.

燕金栋（1982—），毕业于华中科技大学能源与动力工程学院热能与动力工程专业，热能动力工程师。