摘要 介紹了洛河電廠凝泵變頻改造方案和高壓變頻器調(diào)試過程；為改善設(shè)備利用率、降低發(fā)電成本、提高控制精度，洛河電廠采用高壓變頻裝置對凝泵高壓電機進行調(diào)速控制；試運行結(jié)果顯示變頻改造后電機節(jié)能顯著，并能大大改善電機運行工況，高壓電機的變頻改造方案是值得推廣的。 關(guān)鍵詞 凝結(jié)水泵；高壓變頻器；節(jié)能 1 引言 中國大唐集團公司安徽淮南洛河發(fā)電廠總裝機容量為4×300 MW機組，每臺機組配置兩臺互為備用的凝結(jié)水泵，流量調(diào)節(jié)采用傳統(tǒng)的閥門調(diào)節(jié)方式。因而存在以下弊端：節(jié)流損失大，能量浪費嚴重；機組調(diào)峰時凝泵運行效率大幅度降低；調(diào)節(jié)頻繁易導(dǎo)致閥門和執(zhí)行機構(gòu)損壞，設(shè)備維護量大；電機經(jīng)常處于高速運轉(zhuǎn)造成各部件磨損發(fā)熱；電機工頻起動對電網(wǎng)和電機造成較大沖擊；自動化程度低、控制精度差。為進一步提高設(shè)備利用率，節(jié)能降耗，降低廠用電率。經(jīng)過長時間調(diào)研，洛河電廠選用了由上海新華控制技術(shù)（集團）有限公司推薦的安川高可靠超節(jié)能矢量控制型高壓變頻器，將3#、4#。機組凝結(jié)水泵進行變頻改造，從而省去由于閥門、擋板節(jié)流等帶來的功率損失，達到節(jié)能的目的，提高了發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟效益。 2 凝結(jié)水泵變頻改造 洛河電廠3#、4#機組凝結(jié)水泵參數(shù)為：額定電壓6kV、額定功率1000kW、額定電流116．4 A、額定轉(zhuǎn)速l 487 r／min，配備安川CIMR—MVlSDCl3C型高壓變頻器，系統(tǒng)接口和DCS邏輯組態(tài)設(shè)計更改由新華集團公司完成。 2．1 高壓變頻器節(jié)能原理簡介 對于水泵，由流體動力學(xué)理論可以知道，流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比；扭矩與轉(zhuǎn)速二次方成正比；而泵的功率則與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。用n、N分別表示轉(zhuǎn)速和功率，腳標(biāo)“0”均表示額定工況參數(shù)。當(dāng)流量由額定值Q[sub]0[/sub]降至Q時，與額定功率Ⅳ0比較，采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的電機的功耗為： 當(dāng)流量由100％降到70％，則轉(zhuǎn)速相應(yīng)降到70％，而電機的功耗降到34．3％，即節(jié)約電能65．7％?？鄢y門調(diào)節(jié)時的功耗與額定功耗的差、轉(zhuǎn)速下降引起電機的效率下降等因素，節(jié)電效果也是非常顯著的。 2．2電氣主回路的改道 鑒于凝泵的冗余配置和安川高壓變頻器的高可靠性，此次凝泵變頻改造未考慮工頻／變頻切換回路。電氣主回路設(shè)計如圖l所示，電源由廠用電母線經(jīng)電廠原有高壓斷路器QF后送至高壓變頻器，變頻器將電能變換頻率后直接驅(qū)動電動機。此種設(shè)計只增加一臺變頻器，結(jié)構(gòu)簡單，投資和占地較低。 [align=center] 圖1電氣主回路圖[/align] 2．3系統(tǒng)接口設(shè)計 變頻裝置共用到DI2點——變頻器運轉(zhuǎn)／停止指令；DO5點——變頻器準備結(jié)束／運轉(zhuǎn)／輕故障報警／重故障報警／自保護跳高壓開關(guān)；A11點——DC4—20mA速度指令；A12點——頻率輸出／電流輸出。 接口圖如圖2所示： [align=center] 圖2接口圖[/align] 2．4邏輯組態(tài) 當(dāng)變頻器正常使用時，變頻器與工頻備用凝泵互為聯(lián)鎖：當(dāng)變頻器跳閘時工頻備用凝泵聯(lián)鎖啟動；當(dāng)變頻器運行且凝結(jié)水母管壓力低，聯(lián)鎖信號為真時工頻備用凝泵啟動。 原除氧器水位調(diào)節(jié)閥控制保留，作為調(diào)節(jié)的后備手段；增加變頻調(diào)速泵跳閘，啟動備用定速泵；定速泵跳閘時聯(lián)啟調(diào)速泵，設(shè)置轉(zhuǎn)速最大。 3 變頻系統(tǒng)的調(diào)試 此次變頻系統(tǒng)改造，僅用一天就完成安裝測試，并完成變頻器在各種工況不同負載下的試運行，運行狀況良好。為保證設(shè)備的安全運行，變頻器在主電源上電前，還依次進行了變壓器絕緣檢測和控制電源確認等試驗。 變頻器柜檢查與加固。檢查柜面及內(nèi)部的部件，確認沒有損壞和螺釘松動等情況；確認接線位置和接地情況良好；電機側(cè)的聯(lián)軸器已斷開。 變壓器絕緣測定。檢測變壓器的對地絕緣性能，實測值為2 000 MQ，大于標(biāo)準30 MQ，檢測合格。 控制電源確認。控制電源為冷卻風(fēng)扇和變頻控制器提供用電，檢測從控制電源主回路開始，依次檢測控制基板各用電模塊，目的是保障變頻器主電源上電前各控制電源的正常運行。檢測結(jié)果表明各控制電源良好。 自學(xué)習(xí)模式。此模式是安川高壓變頻器所特有的，通過這一模式變頻器能夠自動讀取電動機參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)完成變頻器最佳運行和矢量控制環(huán)境設(shè)置。在自學(xué)習(xí)模式執(zhí)行前，需利用變頻器自帶的點動功能，確定電機旋轉(zhuǎn)方向。 電機操作測試（無負載）。在電機帶負荷前，為保證變頻器的可靠運行，首先進行變頻器帶動電動機空轉(zhuǎn)試驗。檢測數(shù)據(jù)如表1所示，結(jié)果顯示變頻器運行正常。 [align=center]表1 電機無負載操作測試數(shù)據(jù) [/align] 電機操作測試（負載）。此項測試變頻器帶載運行狀況，試驗過程根據(jù)不同的頻率范圍分為幾個階段，待變頻器在每個頻率階段的各項參數(shù)穩(wěn)定后再逐步向高頻率階段運行。檢測數(shù)據(jù)如表2所示，結(jié)果顯示電機變頻運行后，不同負荷下電機的輸入電流和輸入電壓顯著減小。 [align=center]表2電機無負載操作測試數(shù)據(jù) [/align] 電機操作試驗（負載轉(zhuǎn)速0—100％60 s）。檢測變頻器帶載加速能力，加速時間設(shè)定60 s。波形顯示，變頻器加速過程運行平穩(wěn)，狀況良好。 電機操作試驗（負載轉(zhuǎn)速0～100％30 s）。此項檢測變頻器帶載加速能力，加速時間設(shè)定30 s。波形顯示，變頻器加速過程運行平穩(wěn)，狀況良好。 機組實際運行數(shù)據(jù)（變頻狀態(tài)下調(diào)門開度均設(shè)定在100％）。 [align=center] 圖3電機60 s加速錄波圖 圖4電機30 8加速錄波圖[/align] 由表3數(shù)據(jù)分析可得，變頻改造后節(jié)能效果顯著，經(jīng)粗略估算，原工頻運行時相同工況下4#機組凝結(jié)水泵一天耗電約20 000 kW·h，現(xiàn)變頻改造后4#機組凝結(jié)水泵所耗電量減少至10 000 kW·h。 [align=center]表3實際運行狀況性能對比 [/align] 4 變頻改造后所帶來的其它效益 4．1減少電機啟動電流 電機直接工頻啟動的最大啟動電流為額定電流的7—8倍，電機軟啟動器也要達到2．5倍。而由變頻器起動的負荷曲線可以發(fā)現(xiàn)它啟動時基本沒有沖擊，最大啟動電流僅略高于電機額定電流。因此變頻調(diào)速解決了電機啟動時的大電流沖擊問題，消除了大啟動電流對電機、傳動設(shè)備和主機的沖擊，降低了日常的維護保養(yǎng)費用。 4．2延長設(shè)備壽命 變頻調(diào)速改變了電機轉(zhuǎn)速變化的加減速特性曲線，沒有應(yīng)力負載作用于軸承上，延長了軸承、電機的壽命。同時有關(guān)數(shù)據(jù)說明，機械壽命與轉(zhuǎn)速的倒數(shù)成正比，降低凝泵轉(zhuǎn)速可成倍地提高凝泵壽命，凝泵使用費用自然就降低了。 4．3降低噪音 我廠凝結(jié)水泵改用變頻器后，降低水泵轉(zhuǎn)速運行的同時，噪音將大幅度地降低，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低50％時，噪音可減少十幾個絕對分貝。同時消除了停車和啟動時的打滑和尖嘯聲，克服了由于調(diào)門線性度不好，調(diào)節(jié)品質(zhì)差，引起管道錘擊和共振，造成給水系統(tǒng)上水管道強烈震動的缺陷，凝結(jié)水泵變頻運行后，噪音、振動都大為減少，變化相當(dāng)可觀。 5 結(jié)論 從試遠行結(jié)果來看：變頻器運行穩(wěn)定，各項性能指標(biāo)優(yōu)良；修改后的控制系統(tǒng)，邏輯通順明了，過程操作簡單，總體狀況達到期望目標(biāo)。總之，大型汽輪發(fā)電機組凝泵推廣使用變頻調(diào)速器，可以大幅度降低廠用電率，減少發(fā)電成本，提高競價上網(wǎng)的競爭能力。 參考文獻： [1]李遵基．變頻控制原理及應(yīng)用[M]．北京：華北電力大學(xué)出版社,2001． [2]冷增祥．中、高壓變頻器概述[J]．江蘇電機工程，2002，（4）：32． [3]張燕斌．SPWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：機械工業(yè)出版社,2001． [4]韓安榮．通用變頻器及其應(yīng)用[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2000．