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【摘 要】 本文介绍了华电苇湖梁电厂为提高电机系统效率，对给水泵进行了变频改造，改造后降低了给水泵管路的压力损耗，大大提高给水泵的运行效率，从而达到节能降耗得目的。
【关键词】 给水泵;变频改造;效率;经济性
前言：
新疆华电苇湖梁发电有限公司1号机组为125MW的高压、双排汽、双抽反动式、凝汽式汽轮机。该机配有两台定速给水泵。
通常，给水系统根据机组负荷高低，控制主给水调整门和低负荷调整门的开度，调节主给水流量，从而达到稳定汽包水位的目的。在这种调节方式下，系统主要存在以下几个问题：
1、采用给水泵定速运行，阀门调整节流损失大、出口压力高、管损严重、系统效率低，造成能源的浪费。
2、当流量降低阀位开度减小时，调整阀前后压差增加工作安全特性变坏，压力损失严重，造成能耗增加。
3、长期的40～70%阀门开度，加速阀体自身磨损，导致阀门控制特性变差。
4、管网压力过高威胁系统设备密封性能，严重时导致阀门泄漏，不能关严等情况发生。
5、设备使用寿命短、日常维护量大，维修成本高，造成各种资源的极大浪费。
为解决上述问题，苇电对给水泵电机进行了变频改造，利用高压变频器对给水泵电机进行变频控制，实现给水流量的变负荷调节。
1 改造过程
#1炉的两台给水泵采用变频调速装置另加装相应容量的6kV电机直接启动旁路装置。但变频器故障状态时能将其旁路，恢复到直接启动运行状态。变频器应把系统运行相关状态反馈给DCS，并在远程允许的情况下，接受DCS远程操作命令。DCS通过4～20mA模拟量给定泵的转速，变频器通过4～20mA模拟量把泵的当前转速、运行电流等相关状态反馈给DCS，变频器本身必须有最低转速限制（满足工艺对其风机、水泵的最小压力要求）。DCS原有的阀门控制系统保留，DCS在变频停止运行时切换至原有阀门控制系统。
此次给水泵变频改造使用国电南自变频调速系统，它采用了先进的变频主电路和控制电路、优化空间矢量SVPWM控制方式及特定消谐算法，应用新型的IGCT大功率半导体器件，具有高可靠性、友好的操作界面、多种通讯方式、完善的安保系统、维护简单等技术特点。
图1 系统组成
图2 变频器原理图
本次变频改造一次电气方面在电厂原有6kV断路器和电机之间加变频调速系统和旁路开关柜经ASD6000高压变频器输出为6kV变频电源，给送、引风机的6kV电机供电。每套高压变频器配备自动隔离旁路系统，系统由2台自动旁路柜组成。
自动隔离旁路开关柜由三个断路器组成，分别是变频器进线断路器1、变频器出线断路器2、工频断路器3。6kV电源经原断路器至自动隔离旁路开关柜的变频器断路器1，经变频器后，再经自动隔离旁路开关柜的变频器出线断路器2至引风机电动机。工频断路器3并接在变频器进线断路器1、变频器、变频器出线断路器2两端。在变频器处于“保护”状态时，将自动断开变频器进线断路器1、变频器出线断路器2，将自动吸合工频断路器3，即实现自动旁路功能。该模式原理图如图2所示。
变频器出线断路器2和工频断路器3由彼此的辅助节点实现互锁功能，即：变频器出线断路器2、工频断路器3不能同时吸合，变频器出线断路器2、工频断路器3可以同时断开。
与DCS接口方面：旁路开关柜上安装2个选择选择开关。（1）远程/本地选择开关，远程时DCS可操作变频器，本地时可在就地操作。（2）旁路手动/自动选择开关，变频器故障时自动旁路系统动作，同时发DI信号给DCS，如果自动旁路失败再发DI信号给DCS，可选择手动旁路操作。
2 改造后运行流程
2.1首先假定驱动风机、泵的电动机处于变频状态，则初始条件为：变频器本地远程/选择开关选为“远程”，置于工作位置;主开关置于试验位置;变频系统上AC380V及DC220V电，变频系统自检。
2.2 DCS给变频发“远程上电”信号（DI），变频器合进线断路器，经过约90s的充电时间，变频器向DCS发送“启动允许”信号（DO），然后DCS给变频发“远程启动”信号（DI）和“转速给定”信号（AI），变频器启动，并向DCS发送“变频运行指示”信号（DO）。
2.3需要正常停机时，DCS发出“远程停止”信号（DI），变频器停机后进入待机状态，“变频运行指示”信号（DO）改变，此时如DCS发送“远程去电”信号（DI），则进线断路器分闸，变频系统回到上电前状态;如DCS发“远程启动”信号（DI），则变频重新启动。
2.4如变频器发生隐患，变频器发送“变频器报警”信号（DO）至DCS，此时变频器继续运行，检修人员可到本地根据变频器报警信号的信息排除隐患。
2.5如变频器发生故障，变频器发送“变频器故障”信号（DO）至DCS，如此时旁路开关自动/手动选择开关为“自动”时则变频器自动切换到旁路运行，并把旁路状态信号发送给DCS。
3 经济效益分析
3.1发电机容量125MW。
3.2给水泵参数：
序 名称 主要参数 序 名称 主要参数
1 给水泵型号 4DG-10 6 给水泵效率 80%
2 给水泵额定流量 500m3/h 7 配用电动机型号 YKOS3200-2
3 给水泵额定扬程 1725m 8 配用电动额定功率 3200kW
4 给水泵额定转速 2985r/min 9 配用电动额定转速 2985r/min
5 给水泵轴功率 2900kW 10 配用电动额定电流 356A
3.3变频改造后给水泵运行状况 序 项目 单位 运行工况
1 给水流量 t/h 460 380 310 280
2 给水泵进口压力 MPa 1.51 1.49 1.14 1.29
3 给水泵出口压力 MPa 13.49 12.89 12.29 12.09
4 给水泵功率 kW 2350.8 1884.3 1561.7 1405.9
5 给水泵效率 % 75.55 72.98 70.34 68.30
6 给水泵单耗（改造后） kW.h/t 5.09 4.97 4.99 4.98
7 给水泵单耗（改造前） kW.h/t 6.25 7.03 7.7 8.99
8 节电率 % 18.6 29.3 35.1 44.6
9 平均运行时间 % 30 30 20 20
3.4节能计算
3.4.1年节电量
改造后整年度运行负荷率为82%，折算为给水流量在300-310t/h，对应给水泵单耗4.99kWh/t。
以机组年运行小时7500小时计算，给水泵年节约电量：7500×310×（7.7-4.99）=6300750kWh
3.4.2每年可节约发电成本：630万kWh×0.209=132万元。
3.4.3经改造后的给水泵转速调节与改造前的控制阀门开度调节相比，除了上述直接经济效益外，还有许多间接经济效益：
（1）采用变频调速，消除了大电动机启动时对电网电压的波动影响。
（2）采用变频调速，消除了大电动机大电流启动时的冲击力矩对电机损坏。
（3）采用变频调速，延长了电机、管网和阀门的使用寿命，减轻了维修人员的工作量，降低了维修费用。
（4）提高了系统自动装置的稳定性，为系统的经济优化运行提供了可靠保证;系统的运行参数得到改善，提高系统效率。
4 结论
华电苇湖梁发电有限公司1号机组给水泵经变频改造后，不仅提高了给水泵的效率，降低了厂用电率;而且，在系统的安全可靠性、设备维护量等方面具有良好的收益。
参考文献：
{1}《变频应用实践》中国电力出版社
{2}《热力系统节能》中国电力出版社
【关键词】 给水泵;变频改造;效率;经济性
前言：
新疆华电苇湖梁发电有限公司1号机组为125MW的高压、双排汽、双抽反动式、凝汽式汽轮机。该机配有两台定速给水泵。
通常，给水系统根据机组负荷高低，控制主给水调整门和低负荷调整门的开度，调节主给水流量，从而达到稳定汽包水位的目的。在这种调节方式下，系统主要存在以下几个问题：
1、采用给水泵定速运行，阀门调整节流损失大、出口压力高、管损严重、系统效率低，造成能源的浪费。
2、当流量降低阀位开度减小时，调整阀前后压差增加工作安全特性变坏，压力损失严重，造成能耗增加。
3、长期的40～70%阀门开度，加速阀体自身磨损，导致阀门控制特性变差。
4、管网压力过高威胁系统设备密封性能，严重时导致阀门泄漏，不能关严等情况发生。
5、设备使用寿命短、日常维护量大，维修成本高，造成各种资源的极大浪费。
为解决上述问题，苇电对给水泵电机进行了变频改造，利用高压变频器对给水泵电机进行变频控制，实现给水流量的变负荷调节。
1 改造过程
#1炉的两台给水泵采用变频调速装置另加装相应容量的6kV电机直接启动旁路装置。但变频器故障状态时能将其旁路，恢复到直接启动运行状态。变频器应把系统运行相关状态反馈给DCS，并在远程允许的情况下，接受DCS远程操作命令。DCS通过4～20mA模拟量给定泵的转速，变频器通过4～20mA模拟量把泵的当前转速、运行电流等相关状态反馈给DCS，变频器本身必须有最低转速限制（满足工艺对其风机、水泵的最小压力要求）。DCS原有的阀门控制系统保留，DCS在变频停止运行时切换至原有阀门控制系统。
此次给水泵变频改造使用国电南自变频调速系统，它采用了先进的变频主电路和控制电路、优化空间矢量SVPWM控制方式及特定消谐算法，应用新型的IGCT大功率半导体器件，具有高可靠性、友好的操作界面、多种通讯方式、完善的安保系统、维护简单等技术特点。
图1 系统组成
图2 变频器原理图
本次变频改造一次电气方面在电厂原有6kV断路器和电机之间加变频调速系统和旁路开关柜经ASD6000高压变频器输出为6kV变频电源，给送、引风机的6kV电机供电。每套高压变频器配备自动隔离旁路系统，系统由2台自动旁路柜组成。
自动隔离旁路开关柜由三个断路器组成，分别是变频器进线断路器1、变频器出线断路器2、工频断路器3。6kV电源经原断路器至自动隔离旁路开关柜的变频器断路器1，经变频器后，再经自动隔离旁路开关柜的变频器出线断路器2至引风机电动机。工频断路器3并接在变频器进线断路器1、变频器、变频器出线断路器2两端。在变频器处于“保护”状态时，将自动断开变频器进线断路器1、变频器出线断路器2，将自动吸合工频断路器3，即实现自动旁路功能。该模式原理图如图2所示。
变频器出线断路器2和工频断路器3由彼此的辅助节点实现互锁功能，即：变频器出线断路器2、工频断路器3不能同时吸合，变频器出线断路器2、工频断路器3可以同时断开。
与DCS接口方面：旁路开关柜上安装2个选择选择开关。（1）远程/本地选择开关，远程时DCS可操作变频器，本地时可在就地操作。（2）旁路手动/自动选择开关，变频器故障时自动旁路系统动作，同时发DI信号给DCS，如果自动旁路失败再发DI信号给DCS，可选择手动旁路操作。
2 改造后运行流程
2.1首先假定驱动风机、泵的电动机处于变频状态，则初始条件为：变频器本地远程/选择开关选为“远程”，置于工作位置;主开关置于试验位置;变频系统上AC380V及DC220V电，变频系统自检。
2.2 DCS给变频发“远程上电”信号（DI），变频器合进线断路器，经过约90s的充电时间，变频器向DCS发送“启动允许”信号（DO），然后DCS给变频发“远程启动”信号（DI）和“转速给定”信号（AI），变频器启动，并向DCS发送“变频运行指示”信号（DO）。
2.3需要正常停机时，DCS发出“远程停止”信号（DI），变频器停机后进入待机状态，“变频运行指示”信号（DO）改变，此时如DCS发送“远程去电”信号（DI），则进线断路器分闸，变频系统回到上电前状态;如DCS发“远程启动”信号（DI），则变频重新启动。
2.4如变频器发生隐患，变频器发送“变频器报警”信号（DO）至DCS，此时变频器继续运行，检修人员可到本地根据变频器报警信号的信息排除隐患。
2.5如变频器发生故障，变频器发送“变频器故障”信号（DO）至DCS，如此时旁路开关自动/手动选择开关为“自动”时则变频器自动切换到旁路运行，并把旁路状态信号发送给DCS。
3 经济效益分析
3.1发电机容量125MW。
3.2给水泵参数：
序 名称 主要参数 序 名称 主要参数
1 给水泵型号 4DG-10 6 给水泵效率 80%
2 给水泵额定流量 500m3/h 7 配用电动机型号 YKOS3200-2
3 给水泵额定扬程 1725m 8 配用电动额定功率 3200kW
4 给水泵额定转速 2985r/min 9 配用电动额定转速 2985r/min
5 给水泵轴功率 2900kW 10 配用电动额定电流 356A
3.3变频改造后给水泵运行状况 序 项目 单位 运行工况
1 给水流量 t/h 460 380 310 280
2 给水泵进口压力 MPa 1.51 1.49 1.14 1.29
3 给水泵出口压力 MPa 13.49 12.89 12.29 12.09
4 给水泵功率 kW 2350.8 1884.3 1561.7 1405.9
5 给水泵效率 % 75.55 72.98 70.34 68.30
6 给水泵单耗（改造后） kW.h/t 5.09 4.97 4.99 4.98
7 给水泵单耗（改造前） kW.h/t 6.25 7.03 7.7 8.99
8 节电率 % 18.6 29.3 35.1 44.6
9 平均运行时间 % 30 30 20 20
3.4节能计算
3.4.1年节电量
改造后整年度运行负荷率为82%，折算为给水流量在300-310t/h，对应给水泵单耗4.99kWh/t。
以机组年运行小时7500小时计算，给水泵年节约电量：7500×310×（7.7-4.99）=6300750kWh
3.4.2每年可节约发电成本：630万kWh×0.209=132万元。
3.4.3经改造后的给水泵转速调节与改造前的控制阀门开度调节相比，除了上述直接经济效益外，还有许多间接经济效益：
（1）采用变频调速，消除了大电动机启动时对电网电压的波动影响。
（2）采用变频调速，消除了大电动机大电流启动时的冲击力矩对电机损坏。
（3）采用变频调速，延长了电机、管网和阀门的使用寿命，减轻了维修人员的工作量，降低了维修费用。
（4）提高了系统自动装置的稳定性，为系统的经济优化运行提供了可靠保证;系统的运行参数得到改善，提高系统效率。
4 结论
华电苇湖梁发电有限公司1号机组给水泵经变频改造后，不仅提高了给水泵的效率，降低了厂用电率;而且，在系统的安全可靠性、设备维护量等方面具有良好的收益。
参考文献：
{1}《变频应用实践》中国电力出版社
{2}《热力系统节能》中国电力出版社