某动力发电厂凝结水泵“一拖二”变频调速改造节能效果分析

【摘 要】本文简要介绍了某动力发电厂凝结水泵“一拖二”变频器调速改造及节能效果分析。

【关键词】变频器；改造；节能；效果

某动力发电厂4台30万机组的凝结水泵需进行变频调速改造，购置了4台变频器，每台机组各改造一台，考虑到每台机组有两台凝结水泵定期切换运行，如果变频器只能满足一台泵变频调速需要，即未发挥设备的潜力，节能效果也不好。现采用一台变频器可以轮流带两台凝结水泵运行，即一拖二的思路，继而在考虑了不停机切换、事故自投等多种运行方式后，形成下述实施方案，下面以1台机组为例简要分析说明。

1系统构成说明

系统构成如图1所示，新增部分由一台1250kVA（1000KW）的罗宾康高压变频器和三台断路器组成。

图1中新增加的开关作用如下：“6KV凝泵变频器总开关”采用B段备用的VB开关，要求保护配置齐全；“A凝泵变频开关”和“B凝泵变频开关”为新增加F-C开关，不要求有保护配置，但要求有控制回路；“A凝泵工频开关”、“ B凝泵工频开关”分别为凝结水泵电机原来的VB开关。

一次设备按上图连接完毕后，可以看出系统保留了凝结水泵原来的开关（A凝泵工频开关和B凝泵变频开关），新增了“6KV凝泵变频器总开关”、“A凝泵变频开关”和“B凝泵变频开关”三台开关，由于变频器不允许倒充电和严格的同期要求，增加这三台开关是必须的，为防止工频与变频回路造成非同期并列事故，采用以下逻辑实现了电气与DCS的双重闭锁，从而确保系统的安全可靠运行.其主要运行方式有：

1.1 正常运行方式

正常运行时，比如A泵运行在变频调速状态下，电源通过“6KV凝泵变频总开关”至变频器，然后通过“A凝泵变频开关”输出至A泵电机。此时B泵“B凝泵工频开关”处于备用状态。当需要定期切换至B泵运行时，需进行下列顺序的操作，逻辑如图2。

a）合“B凝泵工频开关”，工频开启B泵。

b）停A泵，用“A凝泵工频开关”开启A泵。

c）停B泵，用“B凝泵变频开关”将B泵接入变频器，变频控制开启B泵。

d）待B泵运行正常后，停A泵备用，切换完成。B泵切换到A泵，顺序相同。

1.2 一台泵发生故障情况的运行方式

当变频控制的工作泵发生故障跳闸，或出力不足等故障时，另一台泵会自动工频投入运行（与原自投方式一致）。应将发生故障的泵处理好后，再按上述方式切换至变频运行。在此之前备用泵只能工频运行，不能调速，逻辑如图3。

1.3 當一段厂用电失电后的运行方式

变频器由6kV B段供电，当变频器带A泵运行时，如果发生6kV B段电源失电，此时B泵因母线失电不会自启，这样为了不至于造成两台泵全停，A泵可以利用”A凝泵工频开关”自投，实现A泵继续运行，控制逻辑如图4。

1.4 当变频器故障，需要长期退出运行时的运行方式

当变频器故障，短期不能恢复运行时，可以方便的将”6KV凝泵变频开关”、“A凝泵变频开关”、”B凝泵变频开关”停电，立即就可以恢复到改造前的状态，同时变频器可以退出维修。

2 凝结水泵电机变频改造对电气、热控要求

2.1 确定除氧器水位为调节对象；

2.2 在DCS操作员站设计、增加软手操，实现对凝泵变频的启、停、降速控制，显示凝泵、变频器的工作状态；

2.3 凝泵变频正常工作时，控制除氧水位调门全开，事故状态下，调门动作维持原设计功能；

2.4 变频器以“凝结水压力”作为自动切手动条件；

2.5变频器至两台凝泵电机的开关的互锁由电气与热工双重实现，热工设选择开关，设三套独立联锁，即A/B泵工频相互联锁，A变频控故障联锁B工频启动，B变频制控制故障联锁A工频启动；

2.6 凝泵电机原有6kV开关控制回路不变，保留原设计的所有功能，变频器退出运行时，不降低凝泵电机运行可靠性；

2.7 变频器故障联锁跳变频电源开关及两变频F-C工频开关，6KVB段母线失电，即变频器失电，低电压联锁启动A工频开关，控制回路的逻辑由电气实现。

3 #1机凝泵改变频效益分析报告

3.1 设备概况

某动力发发电厂#1机原配套两台沈阳水泵厂的9LDTNA-4型多级离心式泵，在投产运行后，当凝泵运行在凝结水流量460-760 m3/h时，电流达81-95A，节流损失较大。为提高泵组效率、节约厂用电，降低运行磨损、减小噪声，根据我厂2002年科技计划，在#1炉大修中对凝泵进行了变频调节改造。经过系统改造后的凝泵系统运行良好，现将改造效益分析如下：

变频前后运行电流差值：ΔI=84.5-45.81=38.69A，功率因素取0.8，变频前后运行耗电差值：P=1.732*6*38.69*0.8=321.653kWh，上网电价0.273元/kWh，年节约资金：321.653kWh*0.273元/kWh*7000h=61.468万元/年，按项目费用为200万元计算，3.25年可收回投资。

同时改造前后的节电情况为：

改造前：耗电量=1.732×6×84.5×0.8=702.5KWh.

改造后：耗电量=1.732×6×45.81×0.8=380.85KWh.

节电率=（702.5-380.85）/702.5=45.8%

通过以上分析可看出，凝泵采用了变频调节后，节流损失减小，经济效益显著，这项技术改造是非常成功的。

4 凝泵改变频后控制系统所存在的需要继续探讨的问题

凝泵改变频调速后，按改造设计方案，除氧器水位投入凝泵变频自动控制后，凝泵出口门对除氧器水位的自动控制将退出，这两套自动不能同时投入。凝泵变频自动主要对除氧器水位进行自动调节，而不能根据实际情况将凝结水母管压力调节到合理设定值，因此，在机组较低负荷工况下，此时凝结水系统的压力能否满足接在凝杂水母管上的设备所需要的压力？如凝泵的密封水压力当达到最低值就不能正常投入，因此根据系统运行状况设置变频器最低转速，实验后确定为900转/分。

参考文献：

[1]曹乐敏.莱城电厂凝结水泵一拖二变频调速改造[J].山东电力高等专科学校学报.2003（04）：53-55.

作者简介：

翟瑞辉（1987.5—）男，汉族，山东聊城人，本科，单位：中广核集团，研究方向：电厂运行

（作者单位：广西防城港核电有限公司）