高压变频调速装置在300 MW机组凝结泵上的应用

　　摘  要：变频调速装置可以优化电动机的运行状态，大大提高其运行效率，达到节能明显的目的，更主要是调节性能好，改善了电动机启动状态，延长了设备使用寿命。结合张掖发电公司凝结泵变频改造项目，介绍了如何根据电厂有关系统的特点，使用高压变频调速装置对凝结泵进行变频改造。

　　关键词: 凝结泵、变频调速装置

　　中图分类号：  TN773  　　　文献标识码：  A      文章编号：2095-0802-(2012)06-00  -00

　　The Application of High Voltage Variable Frequency Speed Regulating Device in 300MW Unit Condensate Pump

　　MA Jun

　　(Gansu Zhangye Power Generation Limited Liability Company, Zhangye 734000, Gansu, China)

　　Abstract: The frequency control device can be optimized to motor operation state, greatly improve the efficiency, to achieve the purpose of energy-saving obvious and more important is regulation performance, improve the motor starting state and prolong the service life of equipment. Combining with the generation company condensate pump zhangye variable frequency reconstruction project, this paper introduces how to about the characteristics of the system according to the power plant, high voltage variable frequency variable speed device the setting pump to inverter.

　　Key words: condensate pump, frequency control device

　　0引言

　　张掖发电公司#1燃煤机组设计容量300 MW，每台机设置2台立式筒袋型100%容量NLT350-400*6凝结水泵，1台运行，1台备用,额定流量894 T/h，压力2.7 MPa，配用YKKL500-4三相鼠笼型交流异步电动机，额定功率1 000 kW，额定电压6 kV，额定电流：115.7 A。电机无调速装置，靠凝结泵出口调门调节凝结泵出力。

　　火力发电厂机组负荷一般在60%～100%之间变化，当机组负荷发生变化后辅机出力也相应的要进行调整，在机组带较低负荷时，电厂运行人员调小凝结泵出口调门来适应供水量的变化，节流损失很大。特别是在夏季水电大发期间，火电机组长期处于低负荷状态，凝结泵长期处于非经济状态运行。应用高压变频调速装置来改变电机转速,满足不同负载的工艺要求,是解决以上矛盾的有效手段[1]。

　　1高压变频装置主要原理

　　2台凝结水泵电机配置1套变频器，即一拖二运行方式[2]。该接线原理是由6个真空接触器KM1～KM6、2个刀闸QS1～QS2和高压开关QF、电动机M1 和M2组成。6KV电源经变频装置输入接触器KM1到高压变频调速装置，变频装置输出经出线接触器KM5送至电动机M1；或6 kV电源经变频装置输入接触器KM2到高压变频调速装置，变频装置输出经出线接触器KM6送至电动机M2；6 kV电源还可以经旁路接触器KM3和KM4直接起动电动机M1和电动机M2。KM1～KM6之间存在互锁逻辑，防止误操作。QS1和QS2用来保证检修时变频器的断电。高压开关QF、电动机M1 和M2为现场原有设备。

　　2变频装置主要技术参数

　　根据凝结水泵电机参数，选择高压变频装置型号：MAXF1250-6000/1500，变频装置容量：1 250 kVA,变频器类型，单元串联多电平，电压源型高高结构，单元数为15，变频器运行频率范围5 Hz～60 Hz，调速范围10％～120％，变频器在该频段内可长期稳定运行，能在线更换单元。在10％～100％调速范围内，输入功率因数最小值如表1。

　　表1 变频装置主要技术参数

　　速度10%30%50%60%70%80%90%100%

　　功率因数0.90.950.950.960.960.960.960.96

　　3变频装置通讯和保护

　　变频器内部通讯采用光纤连接，以提高通讯速度和抗干扰能力，变频器内部强弱电信号分开布置光电隔离、铁壳屏蔽，对本体控制系统就地控制柜没有谐波影响，柜内设有屏蔽端子和接地设施。变频器装置具备过流保护、过载保护、反时限特性电动机过流保护、负载短路保护、过温报警和过温保护，能够保证变频装置的安全稳定运行[3]。

　　4变频装置热控逻辑

　　a) A、B凝泵电机工频运行时，不允许DCS同时发A、B泵电机切变频运行指令;允许发任何一台泵电机切变频指令，并且先分工频接触器KM3(KM4)再合变频接触器KM1、KM5(KM2、KM6)；

　　b) DCS不允许同时发启动A、B泵电机变频运行指令，且不允许同时发A泵电机变频启动，B泵电机工频切变频，也不允许同时发B泵电机变频启动，A泵电机工频切变频；

　　c)A或B泵电机在单独一台电机工频和变频之间切换时不允许联启备用泵；

　　d) A泵电机接触器KM1、KM5其中1个或2个在合闸位置时不允许发变频启动B泵和B泵电机工频切变频指令；

　　e) B泵电机接触器KM2、KM6其中1个或2个在合闸位置时不允许发变频启动A泵和A泵电机工频切变频指令；

　　f) A泵电机工频运行时，KM1在合闸位置时，允许工频切变频；B泵电机工频运行时，KM2在合闸位置时，允许工频切变频，顺序是先跳工频KM3(KM4)再合变频KM5(KM6)；

　　g) 接触器KM5合闸，不允许直接工频启A泵电机，应先发跳变频指令，待接触器KM5分闸后再启A泵电机工频；接触器KM6合闸，不允许直接工频启B泵电机，应先发停变频指令，待接触器KM6分闸后再启B泵电机工频；

　　h) 事故情况下，A泵电机工频运行时，DCS应同时发跳KM3、QF1指令；B泵电机工频运行时DCS应同时发跳KM4、QF2指令；A泵电机变频运行时，DCS应先发停变频器指令，待变频器运行信号消失后跳QF1；B泵电机变频运行时，DCS应先发停变频器指令，待变频器运行信号消失后跳QF2；变频器故障时，DCS直接发跳QF1、KM1、KM5 或QF2、KM2、KM6指令。事故情况下，应立即联启备用泵电机工频运行；

　　i) 变频器故障时，A泵电机或B泵电机不允许工频切变频[4]；

　　j) 变频器报警时，允许A泵电机或B泵电机工频切变频，也允许A或B泵电机单独变频启动；

　　k) A泵电机变频运行时，DCS不允许B泵电机变频启动或工频切变频；B泵电机变频运行时，DCS不允许A泵电机变频启动或工频切变频；

　　l) DCS不允许同时发同一台泵电机工频和变频启动指令，允许合高压信号只能用到变频启动条件中；

　　m) 为防止接触器跳跃，不能同时发一个泵电机的合、跳闸指令。

　　5变频装置经济效益分析

　　5.1间接效益

　　采用变频装置后，电机实现了小力矩启动，可确保电机的安全运行并延长其使用寿命，节省维护费用；凝结泵启动时是逐渐接带负荷，对凝结水系统的冲击小，调整平稳；变频装置在整个调节范围内都可维持高功率因数，负载极小时功率因数也可以达到0.9以上[5]，所以完全不需要增加功率因数补偿设备。

　　5.2直接经济效益

　　表2是2＃机组凝结泵变频器运行后与#1机组凝结泵工频运行电流、耗电量比较。

　　表2 电流、耗电量比较

　　负  荷电    流 A功    率 kW#1机高于#2机功率 kW·h节约日电量 kW·h节电率 %

　　#1机#2机#1机#2机

　　180MW84.03275830045810 99260.42

　　200MW87.33679034144910 77656.84

　　220MW88.883081438143310 39253.19

　　240MW89.34582040042010 08051.22

　　260MW90.0508324563769 02445.19

　　280MW94.8538474873608 64042.50

　　300MW95.6618675673007 20034.60

　　320MW101.0689146562586 19228.23

　　注：#1机工频运行，#2机凝结泵电机变频运行。

　　从节电效率分析，通过上表数据对比可以看出，日节省电量6 192 kW·h ~10 992 kW·h，负荷越低节电效率越高，在低负荷时节电率高达68.13%，即使在满负荷时节电效率也有28.23%，节电效果相当可观。

　　全年节电费用，按全年运行7 200 h，每日节电8 500 kW·h计算，凝结泵使用变频后年节约电量255×104 kW·h，按上网电价0.28元/ kW·h计算，可节省费用71.4×104元，2年即可收回成本。

　　6结语

　　张掖发电公司对#2机组凝结泵变频改造，由于前期进行了大量的调研，对设备选型和热工控制逻辑进行了缜密的论证，取得了预期的效果。变频装置的采用，不仅是节能明显，更主要是调节性能好，改善了设备运行工况，提高了设备使用寿命。

　　参考文献：

　　[1] 唐立滇.高压变频器在火力发电厂300 MW机组引风机上的应用[J].变频器世界,2008(5):123-125.

　　[2] 魏小兵.高压变频器在某发电厂凝结水系统的应用[J].电力学报,2009(1):34-36.

　　[3] 张艳娥,唐治学.凝结泵改用变频器控制[J].电力科学与工程,2009(4):47-50.

　　[4] 葛  峰.高压变频器在670 MW机组凝结水泵上的应用[J].山东电力高等专科学校学报2010(7):98-100.

　　[5] 李总军.300 MW机组凝结泵变频改造[J].价值工程,2010(3):15-16.