張春玉

摘 要：本文主要是利用凝泵的傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方式和變頻調(diào)節(jié)方式，對(duì)兩者的運(yùn)行功耗節(jié)能效果進(jìn)行分析，以600MW汽輪發(fā)電機(jī)組為例，對(duì)凝結(jié)水泵變頻節(jié)能進(jìn)行改造，再改后能源量大大節(jié)約，改善了機(jī)組的調(diào)節(jié)性能，為電網(wǎng)企業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了較大的經(jīng)濟(jì)效益。改造后的數(shù)據(jù)結(jié)果表明，改造方案符合凝泵改造需求，節(jié)電率大大提升。

關(guān)鍵詞：600MW 汽輪發(fā)電機(jī)組 凝結(jié)水泵變頻 節(jié)能改造

中圖分類號(hào)：TK264.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）08（c）-0031-02

近年來(lái)，我國(guó)的電網(wǎng)行業(yè)發(fā)展迅速，機(jī)組裝機(jī)容量呈現(xiàn)出逐漸擴(kuò)大的發(fā)展趨勢(shì)，發(fā)電機(jī)的負(fù)荷率大大下降，對(duì)大型發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行造成了嚴(yán)重的影響?，F(xiàn)階段，滿負(fù)荷的大型輔機(jī)工況調(diào)節(jié)方法與目前調(diào)峰運(yùn)行方式不相適應(yīng)，降低了異步電動(dòng)機(jī)的工作效率，導(dǎo)致能源遭受到嚴(yán)重的浪費(fèi)。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電力電子器件的形式多種多樣，要加大對(duì)高壓大功率變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用，確保汽輪發(fā)電機(jī)組的可靠運(yùn)行。

1 變頻調(diào)速節(jié)能原理

當(dāng)負(fù)載工作在點(diǎn)時(shí)，壓力用H1表示，流量用Q1表示，要運(yùn)用N1對(duì)負(fù)載的運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，用Q2對(duì)閥門的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，將點(diǎn)作為負(fù)載工作點(diǎn)，將H3點(diǎn)作為壓力上升點(diǎn)。負(fù)載功率在A點(diǎn)用公式表示為：，負(fù)載功率在點(diǎn)用公式表示為：，雖然，Q2H1，可見(jiàn)，實(shí)際所減小的功率總數(shù)量是有限的。在不采用閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)的情況下，能夠看出管道阻力不會(huì)發(fā)生明顯的變化。針對(duì)這一情況，需要通過(guò)調(diào)節(jié)負(fù)載速度的形式，來(lái)減小流量，將負(fù)載的速度改為N2，壓力為H2，流量為Q2，負(fù)載工作點(diǎn)為C。通過(guò)對(duì)B、C兩點(diǎn)進(jìn)行觀察可知，負(fù)載的軸功率大大減小，軸功率用公式表示為：

2 凝結(jié)水泵變頻節(jié)能改造方案

在本次節(jié)能改造中，主要是使用變頻器調(diào)速節(jié)能原理，其中一部電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速用公式表示為：

與其相似的理論有：

從式（1）中可以看出，n（轉(zhuǎn)速）與f（頻率）之間呈正向比例關(guān)系，f直接影響著n。式（2）中主要是表示水泵與流體流量之間的關(guān)系，n和Q之間呈一次方程正向比例關(guān)系。式（3）中的n和M呈二次方程正向比例關(guān)系。在式（4）中n和f呈線性關(guān)系，f會(huì)在0～50Hz之間變化，可以結(jié)合自身的實(shí)際使用需求，對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，可見(jiàn)轉(zhuǎn)速的應(yīng)用范圍較廣。n與N（輸出功率）之間呈3次方程正比例關(guān)系，輸出功率會(huì)隨著3次方逐漸遞減，受水泵轉(zhuǎn)速降低影響較大。為了達(dá)到節(jié)能目的，需要采用變頻調(diào)速方法來(lái)解決。變頻改造工作在實(shí)施過(guò)程中，不需要對(duì)電動(dòng)及進(jìn)行更換，要使用交流變頻調(diào)速技術(shù)，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)速，達(dá)到節(jié)約電能，減少截流損失的目的。

主要是采用一拖一自動(dòng)旁路切換方案，使運(yùn)行更具靈活、安全和可靠。其中，U表示高壓變頻器、QF表示高壓斷路器、QS1、QS2表示高壓隔離刀閘。該方案由3個(gè)高壓真空接觸器KM1、KM2、KM3組成，2個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)，QS1、QS2組成，要求高壓真空接觸器要長(zhǎng)期保持閉合狀態(tài)，并在電氣上實(shí)現(xiàn)互鎖，當(dāng)KM3斷開(kāi)時(shí)，要確保KM1和KM2閉合。當(dāng)KM1和KM1斷開(kāi)時(shí)，要將KM3閉合，要求操作人員要具備較強(qiáng)的操作技能，避免出現(xiàn)操作失誤現(xiàn)象，引發(fā)嚴(yán)重的故障[2]。

在對(duì)600MW汽輪發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水泵進(jìn)行變頻節(jié)能改造時(shí)，要加大變頻投入力度，一旦發(fā)現(xiàn)變頻出現(xiàn)故障，要及時(shí)將頻泵連鎖進(jìn)行啟動(dòng)，并轉(zhuǎn)換為正常的工頻運(yùn)行方式，以此來(lái)確保機(jī)組的安全運(yùn)行。在切換凝泵時(shí)，需要在短時(shí)間內(nèi)將2臺(tái)凝泵建立并聯(lián)關(guān)系，合理選擇備用泵工頻備用方式，運(yùn)用DCS對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)變頻器發(fā)生故障后，要利用DCS與工頻泵直接聯(lián)系起來(lái)，對(duì)并實(shí)際的連接情況進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證及檢查，確保能夠滿足當(dāng)前的運(yùn)行需求。

3 凝結(jié)水泵變頻節(jié)能改造前后運(yùn)行狀況

在對(duì)600MW汽輪發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水泵變頻節(jié)能進(jìn)行改造時(shí)，通常不需要對(duì)除氧器的水位進(jìn)行調(diào)整，要確保其處于全開(kāi)的狀態(tài)中，通過(guò)對(duì)變頻器的運(yùn)行頻率來(lái)完成對(duì)流量的調(diào)整，有效地避免了電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)對(duì)變頻器造成的沖擊，避免了閥門調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的節(jié)流損失，優(yōu)化了生產(chǎn)工藝，大大節(jié)省了電能，對(duì)提升生產(chǎn)工作的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。

凝結(jié)水泵變頻節(jié)能在改造前后運(yùn)行狀況發(fā)生較大變化，在改造前，閥門調(diào)節(jié)凝器的水位存在波動(dòng)大及精度差現(xiàn)象，閥門長(zhǎng)期運(yùn)行在高壓差下，降低了設(shè)備的使用壽命，增加了設(shè)備的日常維護(hù)量，設(shè)備磨損現(xiàn)象嚴(yán)重，并且造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，給機(jī)組的穩(wěn)定及可靠運(yùn)行造成了嚴(yán)重的影響。在改造后，主要是利用變頻來(lái)對(duì)凝泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后的凝泵具有精度高、平滑性好及水位波動(dòng)不明顯等特點(diǎn)，有效地抑制了水泵存在的難以控制及線性度差等問(wèn)題，確保了機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，避免閥門口出現(xiàn)嚴(yán)重的壓流損失，避免對(duì)系統(tǒng)管路的密封性造成破壞，降低了系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)成本，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。變頻改造主要是運(yùn)用電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通常在常規(guī)的電壓下，主要是運(yùn)用電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式，啟動(dòng)的額定電流為4～8倍，浪費(fèi)了大量的電能，并且還會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)的絕緣壽命造成威脅，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)在實(shí)際的啟動(dòng)及運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)燒毀現(xiàn)象，阻礙了電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。在實(shí)施改造后，主要是運(yùn)用高壓變頻調(diào)速裝置，可以結(jié)合自己的實(shí)際使用需求，對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速上升速度和啟動(dòng)初始轉(zhuǎn)速進(jìn)行設(shè)定和調(diào)節(jié)，避免電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)受到較大的沖擊，對(duì)提升電動(dòng)機(jī)設(shè)備的使用壽命發(fā)揮了重要作用。

通過(guò)對(duì)600MW汽輪發(fā)電進(jìn)行改造后，可知機(jī)組的負(fù)荷越低節(jié)能效果越好，要確保機(jī)組長(zhǎng)期處于低負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)下，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)電，并且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，有助于提升電網(wǎng)設(shè)備的使用壽命，確保電網(wǎng)運(yùn)行的安全，提升電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

為了降低能耗，提升發(fā)電機(jī)組的生產(chǎn)效率，促進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)可靠性大大提升，要加大對(duì)凝結(jié)水泵進(jìn)行變頻節(jié)能改造，達(dá)到節(jié)約電能的目的，與當(dāng)前電網(wǎng)的生產(chǎn)發(fā)展要求相適應(yīng)，降低對(duì)管道及調(diào)節(jié)閥門產(chǎn)生的磨損現(xiàn)象，防止產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，也有助于降低電網(wǎng)維護(hù)量，促進(jìn)社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益的提升，與國(guó)家的節(jié)能減排號(hào)召相適應(yīng)，促進(jìn)電網(wǎng)行業(yè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝煜華.600MW超臨界機(jī)組凝結(jié)水泵變頻改造及節(jié)能效果分析[J].節(jié)能，2015（7）：50-53.

[2] 陳瑞新.600MW汽輪機(jī)組凝結(jié)水泵變頻節(jié)能改造[J].安徽電力，2012（2）：12-14.

[3] 施發(fā)承.600MW機(jī)組凝結(jié)水泵變頻改造及節(jié)能分析[J].科技信息，2011（15）：498-499.