330MW火电机组给水泵变频改造

330MW火电机组给水泵变频改造

杨栓红

（同煤同达热电有限公司山西大同037003）

摘要：按照国家“大力推动以节能降耗为重点的设备更新和技术改造，加快淘汰高能耗、高耗水、高耗材的工艺、设备和产品”的要求。怎样通过节能降耗，提高企业效益是十分重要的内容。逐步发展电机调速节电和电力电子技术，提高电能利用率，推广高压大功率电动机变频调速技术，是节能的重要措施。众所周知，在企业中绝大多数的动能都需要电动机来完成的，而低压变频器使用的比较普及，但高压变频器使用较少。据不完全统计，全国大功率风机、泵类设备电动机虽然数量上不到20％，但在容量上竟占50％以上，因此，如果普遍使用高压变频器，节能效果是相当可观的。如果节电率相同的条件下，高压大容量风机水泵采用变频调速会取得更大的节电效益，因此，推广高压变频调速节能技术具有重大的技术意义。变频调速是当代最先进、最可靠、最高效的调速技术。

关键词：液力偶合器；增速箱；变频调节；耗电量；经济效益

一、概况

1、机务概况

我公司建有2×330MW循环流化床空冷汽轮发电机组，锅炉型号为DG1165/17.5-II1型，锅炉最大连续蒸发量1165t/h，额定蒸发量（BRL）为1165，额定蒸汽压力（B-MCR）17.5MP，过热器出口）17.5MPa.，额定蒸汽温度541℃；汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产，额定进汽量1005t/h，最大进汽量1165t/h，主汽压力16.67MPa，主/再热汽温度538℃，背压13KPa。每台机组配置3台带液力偶合器的50％容量的电动调速给水泵，用于机组启动，正常运行及备用。电动给水泵（包括其前置泵）由电动机驱动，给水泵经液力偶合器调节转速，液力偶合器的调速范围为25％～100％电动泵额定流量。给水泵是上海电力修造厂生产的CHTC6/5型给水泵，液力耦合器德国福伊特公司生产的R18K500M型液力耦合器，给水泵电动机是上海电机厂生产的YKS6000-4型电动机，前置泵是上海电力修造厂生产的FA1D56A型水泵。

2、电气概况

本工程由于为直接空冷机组，每台机组设有3台6000kW的电动给水泵，2台运行1台备用。电动给水泵分别从本机组的两台高厂变的10kV分支引接，其中备用电动给水泵跨接于两台高厂变的10kV工作母线，实现对备用电动给水泵的双电源供电方式。

二、改造项目实施情况

1、方案介绍

（1）为给水泵电动机增配高压变频器，给水泵转速由液力偶合器调节改为电动机变频调节。能有效地提升给水泵电动机的运行效率，降低了给水泵液偶调速时给水泵电动机偏离最佳运行经济点的电气损耗。

（2）取消液力偶合器并把液偶改成机械直连的增速箱以及给水泵电动机增配变频器两项技术改进措施把原液偶调速时调节方式的能量损耗也降低了。

2、实施的技术措施

1）对2台液力偶合器调速电动给水泵进行变频调速改造。

2）给水泵转速由液力偶合器调节改为电动机变频调节，为2台给水泵电动机各自增配1台高压变频器，采用空水冷闭式循环方式提供变频器适宜的工作环境。

3）液力偶合器改造为增速箱，液力偶合器原本就是由增速齿轮组＋液力联轴器组合而成，本方案根据偶合器内部零部件的结构，原封不动地保留原偶合器高速增速齿轮副及涡轮轴，去掉原来偶合器的泵轮、涡轮及涡轮套，原小齿轮轴与涡轮轴间采用专门设计的联轴器挠性连接，以确保设备的平稳运转精度。联轴器通过挠度量的设计和侧隙选择，可以消除带负荷运行时齿轮轴轴心线与涡轮轴轴心线不同心的影响。

由于拆除了液力偶合器的泵轮和涡轮，也就去除了液力偶合器的工作油系统和工作油冷油器以及冷油器的冷却水系统。液力偶合器箱体外部增配一台润滑油泵，定速驱动电动机独立工作，与原有的液偶辅助润滑油泵一用一备，自动联锁。

4）前置泵与给水泵电动机脱离，增配1台电动机独立运行，新建前置泵电动机基础，改造前置泵，更换新的前置泵泵轴，安装方向对调，保留叶轮，旋转方向不变。

三、技术优点：

a）速度控制范围宽可在1%-100%之间进行调节。

b）调节精度可达到±0.5%（100%速度时）。

c）整机效率97%，功率因数0.95以上。

d）具有工业网络及通讯接口，便于实现闭环自动控制。且保护功能完善。

e）使用寿命长，故障率低，维护量小。

f）节电率高，与液力耦合器比较节电率可达20%以上。

g）没有液力耦合器高转速丢转现象。

h）软启动软停止，可延长电机使用寿命。

e）高速情况下，由于转差率影响丢转3%左右。

f）耦合器效率一般较低，额定转速下为94%，变速条件下，随转速降低而降低，变化很大。

提高给水调节品质被公认为是一种节能、高效的交流调速方式，在工业领域内被广泛应用。用变频器替代液力耦合器控制锅炉给水泵也许是兼顾了投资和节电两个方面最合适的改造方法。

液力耦合器调速给水泵改变频综合节能项目符合国家产业发展政策，既有利于节能减排，又可以创造良好。

四、经济性比较

经济比较主要是变频调速给水泵与液力耦合器调速给水泵年耗电量的比较。

变频改造前：

（1）单台给水泵运行时A泵组电流对负荷增加基本呈线性规律增大；

（2）B泵组启动初期电机电流较大，随负荷增加电流呈现先减小后线性增大的趋势；

（3）机组满负荷后A、B泵组电机电流均远未达到最大值，说明给水泵组选型存在裕量偏大的现象。

变频改造后：

（1）机组负荷低于250MW时，B泵组电流与改造前基本一致，随负荷增大，B泵组改造前后电流差逐渐增大。

（2）变频改造后给水压力较变频改造前略低，同等负荷下B泵组电流比改造前有所降低，其原因主要为B泵组牺牲扬程增大流量，在满足锅炉给水压力的情况下泵组给水流量变大。

根据改造前后A、B给水泵组电流变化情况，可以获得变频改造后给水泵总电流随机组负荷变化函数：

△I=-0.0698x2+37.54x-4901.4（单泵）

△I=-0.0035x2+1.1823x+14.473（双泵）

五、结论

本工程每台机组配置3×50%额定容量液力耦合器调节的电动给水泵，将其中两台给水泵改为变频调节，作为运行泵，另一台液力耦合器调节的电动给水泵，作为备用泵。

每台机组的两台给水泵每台配备一台变频器。

以#1机组为例，通过我厂采集的实际运行参数表计算：

#1机组5437小时，平均负荷为231.94MW。

工频运行时，电动给水泵耗电率占全厂耗电率的3％~3.3％。

机组变频改造前给水泵组功耗为：P1=Pi×h×3.15％=231.94×5437×3.15％

=39723.32MW

变频改造后机组年节电量为：P2=P1×22.5％=8937.75MW

按照0.32元的上网电价，年节省约：286.0079万。

参考文献：

[1]王树．变频调速系统设计与应用[M]．北京：机械工业出版社，2006.

[2]李良仁．变频调速技术与应用[M]．北京：电子工业出版社，2004.