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摘要：本文主要介紹了高壓變頻器在新疆某大型燃煤機(jī)組鍋爐給水泵上的應(yīng)用，為大功率鍋爐給水泵變頻節(jié)能改造提出了新思路。

關(guān)鍵詞：森蘭變頻；大型火電機(jī)組；給水泵；高壓變頻器

Abstract: This paper mainly introduces the application of high voltage frequency converter on the boiler feed pump of a large coal-fired units in Xinjiang,and puts forward a new idea for the energy saving transformation of high power boiler feed water pump.

Key words: Senlan frequency converter; Large thermal power unit; Feed water pump; High voltage converter

1　引言

近10年來(lái)，高壓變頻調(diào)速技術(shù)的大量推廣對(duì)電力行業(yè)的節(jié)能降耗做出了巨大貢獻(xiàn)，國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠在工作輔機(jī)節(jié)能改造方面已進(jìn)入普及階段，大部分的火電企業(yè)紛紛開(kāi)始轉(zhuǎn)變思路，敢于嘗試，在生產(chǎn)自耗電的降低方面取得了突破性的進(jìn)展，輔機(jī)耗電量在使用高壓變頻調(diào)速技術(shù)后得到了進(jìn)一步的遏制，大部分應(yīng)用成熟的負(fù)載例如引送風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵等均已改造完成，那么如何更深入挖掘鍋爐輔機(jī)節(jié)能潛力成為了電力企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，在這種情況下，作為耗電大戶，給水泵的變頻節(jié)能改造成為了新的思考方向。當(dāng)前給水泵面臨以下問(wèn)題：給水泵功率大，能耗高；節(jié)能潛力大。現(xiàn)有改造經(jīng)驗(yàn)來(lái)講，對(duì)于負(fù)荷不滿的機(jī)組，通常節(jié)電率在20%左右（跟發(fā)電負(fù)荷有直接聯(lián)系）。

雖然節(jié)能改造市場(chǎng)巨大，但多數(shù)企業(yè)慎而又慎，遲遲不敢有所為，主要原因?yàn)椋贺?fù)載太重要，沒(méi)有案例，或者沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的指導(dǎo)，少有用戶敢于下決心去改造，去嘗試，因?yàn)橐坏└脑斐霈F(xiàn)問(wèn)題，將造成非常大的影響；改造不僅涉及變頻器，還涉及機(jī)械方面的改造，變頻廠家不懂，機(jī)械方面廠家也不會(huì)去考慮。加之機(jī)械方面液力耦合器的改造和前置泵的改造工作難度較大，改造方案確定難度大，造成更鮮有人為給水泵改造。

但數(shù)據(jù)顯示，世界發(fā)達(dá)國(guó)家早已把鍋爐給水泵系統(tǒng)作為推廣變頻調(diào)速節(jié)能改造的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，國(guó)內(nèi)也有企業(yè)躍躍欲試，這其中森蘭有幸成為用戶高度認(rèn)可的變頻系統(tǒng)提供商。森蘭在新疆某自備電廠的大功率鍋爐給水泵節(jié)能改造項(xiàng)目為給水泵負(fù)載的改造提出新的思路。

2　項(xiàng)目概況

該自備電廠投運(yùn)有5×350MW大型燃煤發(fā)電機(jī)組，該項(xiàng)目鍋爐電動(dòng)給水泵改造成為了森蘭再次突破創(chuàng)新的標(biāo)志性項(xiàng)目，電廠建成為5個(gè)機(jī)組，先期嘗試對(duì)5#機(jī)鍋爐給水泵進(jìn)行了改造，也是新疆首個(gè)對(duì)大型火力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行電動(dòng)給水泵節(jié)能改造的電廠。

機(jī)組鍋爐給水系統(tǒng)配置如下：?jiǎn)闻_(tái)機(jī)組鍋爐給水系統(tǒng)配備3臺(tái)50%鍋爐給水泵，采用2用1備運(yùn)行方式。給水泵系統(tǒng)采用液力偶合器作為調(diào)速方式，給水系統(tǒng)主要設(shè)備的主要參數(shù)如表1

表1 前置泵額定參數(shù)

表2 給水泵額定參數(shù)

表3 給水泵電動(dòng)機(jī)額定參數(shù)

表4 液力偶合器額定參數(shù)

系統(tǒng)整體示意圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體示意圖

系統(tǒng)由前置泵、電動(dòng)機(jī)、液力耦合器（包含工作油路、潤(rùn)滑油路部分）、給水泵組成，系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化，通過(guò)液力耦合器調(diào)節(jié)給水泵供水量的大小，以滿足鍋爐生產(chǎn)系統(tǒng)供水量的需要。

可以看出，如需進(jìn)行變頻調(diào)速節(jié)能改造，就需要考慮前置泵調(diào)速后運(yùn)行方式問(wèn)題、變頻調(diào)速后液耦是否改造問(wèn)題以及改造后DCS控制方面的問(wèn)題。

3 系統(tǒng)改造方案

面對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)，高難度的改造，森蘭與電廠相關(guān)技術(shù)專家進(jìn)行了近半年的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研交流論證，結(jié)合多年豐富的電廠給水泵應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，最終確認(rèn)了一套切合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的改造解決方案，同時(shí)全程提供技術(shù)支持，指導(dǎo)用戶現(xiàn)場(chǎng)完成整個(gè)系統(tǒng)變頻改造，具體改造方案為：?jiǎn)卧獧C(jī)組將兩臺(tái)運(yùn)行泵改為變頻驅(qū)動(dòng)，剩余一臺(tái)備用泵不做改動(dòng)，仍采用液耦調(diào)速；機(jī)械部分包括液力偶合器、前置泵的改造；電氣部分包含電機(jī)側(cè)、DCS控制系統(tǒng)的改造等內(nèi)容。

3.1　變頻器改造方案

項(xiàng)目采用一拖一限流方案如圖2所示。

圖2 一拖一限流方案

此方案為一拖一的典型方案，QS1、QS2為隔離開(kāi)關(guān)。隔離柜在檢修時(shí)有明顯的斷點(diǎn)，操作便捷，確保人身和設(shè)備的安全。

3.2　機(jī)械設(shè)備改造方案

3.2.1　前置泵改造

根據(jù)前置泵的額定參數(shù)，若前置泵調(diào)速運(yùn)行，很難在所有頻率段保證給水泵的必須汽蝕余量，但考慮到給水泵具有誘導(dǎo)輪設(shè)計(jì)，其必須汽蝕余量非常小，機(jī)組運(yùn)行頻率段相對(duì)集中，不會(huì)出現(xiàn)頻率很低的情況，同時(shí)兼顧現(xiàn)場(chǎng)空間等可操作性因素，最終確定方案采用不對(duì)前置泵進(jìn)行改造方案，論證結(jié)果表明前置泵出力在機(jī)組正常運(yùn)行區(qū)域內(nèi)能滿足給水泵汽蝕余量的要求。

3.2.2　液力耦合器改造

針對(duì)液耦調(diào)速的弊端，取消液耦調(diào)速功能，將液力耦合器的泵輪和渦輪拆除，將泵輪軸與渦輪軸通過(guò)聯(lián)軸器連接，即將液力耦合器改造成增速齒輪箱功能，使系統(tǒng)節(jié)電率達(dá)到最大化。改造包括液耦本體的改造以及潤(rùn)滑油路的改造，最終在確保電機(jī)、給水泵穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，挖掘節(jié)能潛力。

3.3　控制系統(tǒng)改造方案

結(jié)合原有控制特點(diǎn)，變頻器控制系統(tǒng)采用專用控制器，同時(shí)針對(duì)鍋爐各項(xiàng)調(diào)節(jié)指標(biāo)分析可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，森蘭提出了整套DCS改造控制策略，對(duì)原有控制系統(tǒng)的動(dòng)作邏輯、操作畫(huà)面、自動(dòng)運(yùn)行邏輯均進(jìn)行了改造，與原系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了完美對(duì)接，使用邏輯保護(hù)策略來(lái)規(guī)避各項(xiàng)可能出現(xiàn)的突發(fā)狀況，最終將系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)控制到最低，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多項(xiàng)試驗(yàn)，最終保證了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠。

4　改造效果分析

（1）項(xiàng)目為EPC總包，森蘭團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)3個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)施工，完成了項(xiàng)目零基礎(chǔ)到變頻器室修建、設(shè)備就位、安裝調(diào)試等一系列工程作業(yè)，并正式投入運(yùn)行。投入之初即收到了預(yù)期的節(jié)能效果，80%機(jī)組負(fù)荷情況下，給水泵節(jié)電率高達(dá)20%以上，降低了1個(gè)百分點(diǎn)的廠用電率，受到用戶的一致好評(píng)。

（2）森蘭對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制以及可靠性方面做了大量的試驗(yàn)，最終證明改造后系統(tǒng)仍可保持原有的備用方式并不影響給水系統(tǒng)的可靠性，并未引發(fā)可能存在的改造風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目實(shí)施獲得圓滿結(jié)束。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)改造設(shè)備圖

5　結(jié)論

該大功率鍋爐給水泵的突破性應(yīng)用，標(biāo)志著大型火力發(fā)電機(jī)組變頻節(jié)能改造到達(dá)新的高度。森蘭變頻器穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品性能、完美的解決方案、顯著的節(jié)能效果，是改造成功實(shí)施的原動(dòng)力，為國(guó)內(nèi)電力企業(yè)節(jié)能降耗提供了新的思路，項(xiàng)目在新疆地區(qū)起到了標(biāo)桿作用，森蘭變頻器也再次證實(shí)了作為國(guó)產(chǎn)變頻器領(lǐng)軍企業(yè)的雄厚技術(shù)實(shí)力。

作者簡(jiǎn)介：

葛重源（1986-），男，現(xiàn)任希望森蘭科技股份有限公司高壓技術(shù)部經(jīng)理，長(zhǎng)期從事高壓變頻技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用與研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐甫榮. 高壓變頻調(diào)速技術(shù)工程實(shí)踐[J]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2012.

[2] 《電力節(jié)能技術(shù)叢書(shū)》編委會(huì). 火力發(fā)電廠節(jié)能技術(shù)[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2008.

摘自《自動(dòng)化博覽》2018年9月刊