徐芝敏

（平頂山市瑞平煤電有限公司德平熱電廠，河南 平頂山467000）

1 變頻器節(jié)能原理

變頻器節(jié)能原理：根據(jù)泵與風(fēng)機(jī)的相似定律可知，泵的功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，即：P1/P2=（n1/n2)3

因此，降低泵的轉(zhuǎn)速，泵的功率就會(huì)下降很多。比如說(shuō)，將泵的頻率由50Hz降低到40Hz,那么功率：

即：功率就降低為原來(lái)的51.2%，節(jié)能效果明顯。利用變頻技術(shù)，調(diào)整電機(jī)的供電頻率，使電機(jī)得到任意轉(zhuǎn)速。

2 變頻調(diào)速和液耦調(diào)速比較

從設(shè)備特性上比較：給水泵變頻調(diào)速技術(shù)與原有的液力耦合器調(diào)速技術(shù)有著更多的優(yōu)勢(shì)。變頻調(diào)速技術(shù)特點(diǎn)：（1）速度控制范圍寬可在1%-100%之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。（2）調(diào)節(jié)精度可達(dá)到±0.5%。（3）整機(jī)效率97%，功率因數(shù)0.95以上。（4）具有產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)及通訊接口，便于實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)控制，且保護(hù)功能完善。（5）使用壽命長(zhǎng)，故障率低，維護(hù)量小。（6）節(jié)電率高，與液力耦合器比較節(jié)電率可達(dá)20%以上。（7）沒有液力偶合器高轉(zhuǎn)速丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。（8）軟啟動(dòng)軟停止，可延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命。

液力耦合器技術(shù)特點(diǎn)：（1）轉(zhuǎn)差功率損耗大，變?yōu)闊崃客ㄟ^(guò)油水冷卻系統(tǒng)散發(fā)掉。（2）安裝在電動(dòng)機(jī)和給水泵之間，需要堅(jiān)固的基礎(chǔ)。（3）壓力油系統(tǒng)、勺管調(diào)節(jié)系統(tǒng)維護(hù)量大。（4）電動(dòng)機(jī)定速運(yùn)行，啟動(dòng)時(shí)沖擊電流較大影響電機(jī)使用壽命。（5）高速情況下，由于轉(zhuǎn)差率影響丟轉(zhuǎn)3%左右。（6）耦合器效率一般較低，額定轉(zhuǎn)速下94%，變速條件下，隨轉(zhuǎn)速降低而降低，變化很大。

上述兩種調(diào)速技術(shù)的對(duì)比來(lái)看，給水泵變頻調(diào)速技術(shù)有著更多優(yōu)勢(shì)，特別是節(jié)能優(yōu)勢(shì)，同時(shí)液力耦合器復(fù)雜的輔助系統(tǒng)已經(jīng)多次由于勺管卡澀和工作油運(yùn)行溫度高等，引起給水泵故障導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組的汽包水位保護(hù)動(dòng)作。

從運(yùn)行效率上比較：瑞平電廠的兩臺(tái)150MW汽輪機(jī)組給水泵配套的液力耦合器的額定轉(zhuǎn)速，都是和給水泵的額定出力相配套的。就液力偶合器本身而言，應(yīng)該長(zhǎng)期處于高轉(zhuǎn)速比下工作，才能獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益。但設(shè)計(jì)上給水泵的最大出力為鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量的110%，是高于機(jī)組的額定出力需要的，正常運(yùn)行中150MW機(jī)組由于負(fù)荷分配和調(diào)峰等因素影響，經(jīng)常偏離額定負(fù)荷運(yùn)行，年平均負(fù)荷率一般在65%-75%左右。運(yùn)行中的給水泵的工作點(diǎn)，是遠(yuǎn)離最佳工作點(diǎn)的，隨著負(fù)荷率的降低，液力偶合器的效率明顯降低，負(fù)荷率75%時(shí)，液力偶合器效率為73%，負(fù)荷率70%時(shí)，液力偶合器效率為68%，負(fù)荷率65%時(shí)，液力偶合器效率為63%，分別與最高效率點(diǎn)相差24%、29%、34%。可見，液力偶合器調(diào)速方式，在偏離額定工況時(shí)，由于液力偶合器轉(zhuǎn)速比隨負(fù)荷率相應(yīng)變化，所造成的效率降低，而引起的能耗增加非?？捎^。在不同負(fù)荷率下，變頻調(diào)速與液力耦合器調(diào)速效率的差別可明顯看出，變頻調(diào)速型效率比液力耦合器調(diào)速效率高出很多，有著顯著的節(jié)能潛力。

瑞平電廠的兩臺(tái)150MW機(jī)組給水泵配套液力偶合器，均為增速型液力偶合器。主要由兩部分組成，一是增速齒輪，這一部分的作用是把電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速升高至給水泵額定工況的運(yùn)行轉(zhuǎn)速；二是泵輪、渦輪和工作油系統(tǒng)，其作用是通過(guò)勺管調(diào)節(jié)循環(huán)油，改變耦合器內(nèi)部的充油量，從而調(diào)節(jié)渦輪轉(zhuǎn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速的無(wú)級(jí)調(diào)速。

3 變頻調(diào)速系統(tǒng)主回路技改

變頻調(diào)速系統(tǒng)采用手動(dòng)一拖一方案。基本原理：此方案是手動(dòng)旁路的典型方案。原理是由3個(gè)高壓隔離開關(guān)QS41、QS42、和QS43和高壓開關(guān)QF、電動(dòng)機(jī)M組成。要求QS42和QS43之間存在機(jī)械互鎖邏輯，不能同時(shí)閉合。變頻運(yùn)行時(shí)，QS43斷開，QS41和QS42閉合；工頻運(yùn)行時(shí)，QS41和QS42斷開，QS43閉合。高壓開關(guān)QF、電動(dòng)機(jī)M為現(xiàn)場(chǎng)原有設(shè)備。

4 油系統(tǒng)的技改創(chuàng)新

給水泵不改變?cè)须妱?dòng)機(jī)型式，將耦合器輸出轉(zhuǎn)速至于最大值，由電機(jī)變速后經(jīng)耦合器增速后驅(qū)動(dòng)給水泵，此方式僅需要拆除耦合器主油泵及輔助油泵，新增兩臺(tái)電動(dòng)供油泵，需重新設(shè)計(jì)油系統(tǒng)。給水泵油系統(tǒng)新設(shè)計(jì)圖如下：瑞平電廠原給水泵的工作油泵與潤(rùn)滑油泵均為同軸泵，因定速電機(jī)變?yōu)樽兯匐姍C(jī)，給水泵的工作油泵與潤(rùn)滑油泵必須拆除，同樣要拆除輔助油泵。對(duì)給水泵的外置供油泵選擇為300L/min流量的電機(jī)。原因是在未技改前給水泵的潤(rùn)滑油和工作油運(yùn)行流量實(shí)測(cè)共是240L/min，但液偶入口有一回油流量未計(jì)算，故須選擇較大的供油泵滿足整個(gè)油系統(tǒng)的供油量。

5 給水泵熱工邏輯修改

邏輯取消：

給水泵潤(rùn)滑油壓高0.3MPa聯(lián)停輔助油泵。

給水泵高壓開關(guān)合閘，聯(lián)開給水泵出口電動(dòng)門。

給水泵高壓開關(guān)分閘，勺管關(guān)至5%。

給水泵潤(rùn)滑油冷油器出口油溫高60℃跳給水泵。

給水泵工作油冷油器入口油溫高130℃跳給水泵。

給水泵聯(lián)鎖開關(guān)修改：

給水泵聯(lián)鎖投入時(shí)，若給水泵高壓開關(guān)跳閘或給水泵變頻器跳閘，聯(lián)啟另臺(tái)給水泵變頻器，變頻器指令自動(dòng)加至40%。

邏輯加入：

輔助油泵聯(lián)鎖開關(guān)投入時(shí)，主潤(rùn)滑油泵跳閘或給水泵各軸承潤(rùn)滑油進(jìn)油壓力低0.1MPa聯(lián)起輔助油泵。

給水泵高壓開關(guān)或給水泵變頻器跳閘，聯(lián)關(guān)給水泵出口電動(dòng)門。

給水泵聯(lián)鎖投入，聯(lián)開給水泵出口電動(dòng)門、給水泵勺管開至95%。

（備注:投入給水泵聯(lián)鎖前，先啟動(dòng)相應(yīng)供油泵，檢查工作油壓、潤(rùn)滑油壓正常后，手動(dòng)對(duì)給水泵高壓開關(guān)合閘。此時(shí)才能投入給水泵聯(lián)鎖。）

給水泵軸承、給水泵電機(jī)軸承溫度高90℃保護(hù)跳泵邏輯不變。

就地設(shè)定給水泵變頻器頻率低限為10%（5Hz）。

供油泵聯(lián)鎖開關(guān)修改：

#1供油泵聯(lián)鎖開關(guān)投入時(shí)，#2供油泵跳閘或停止或潤(rùn)滑油母管低0.12MPa聯(lián)啟#1供油泵。

#2供油泵聯(lián)鎖開關(guān)投入時(shí)，#1供油泵跳閘或停止或潤(rùn)滑油母管低0.12MPa聯(lián)啟#2供油泵。

給水泵熱備用條件修改：

1）各軸承潤(rùn)滑油進(jìn)油壓力大于0.12MPa

2）密封水壓力合適

3）給水泵無(wú)保護(hù)跳閘信號(hào)

潤(rùn)滑油壓低跳給水泵保護(hù)修改：

給水泵潤(rùn)滑壓低0.08MPa，延時(shí)5秒，若仍低于0.08MPa，跳閘給水泵。

6 經(jīng)濟(jì)效益

兩臺(tái)機(jī)組帶同樣負(fù)荷進(jìn)行了變頻調(diào)速泵與液力偶合器調(diào)速泵耗電量對(duì)比試驗(yàn)。得出在年平均負(fù)荷率75%的運(yùn)行工況下,給水泵變頻調(diào)速運(yùn)行 ,其節(jié)電率為:21%。由統(tǒng)計(jì)資料得知,給水泵耗電量占發(fā)電量的2.5%,占生產(chǎn)廠用電率的近30%。瑞平電廠目前裝機(jī)容量為30萬(wàn)千瓦，按照年運(yùn)行7000h計(jì)算，年可發(fā)電20億千瓦時(shí)，則年節(jié)電為200000萬(wàn)千瓦時(shí)×2.5%×21%=1050萬(wàn)千瓦時(shí)。