变频循环水泵

变频循环水泵（精选10篇）

变频循环水泵篇1

引言

目前火力发电厂中循环水泵数量多, 耗电量大。发电厂辅机的经济运行, 尤其是大功率循环水泵的经济运行, 直接关系到厂用电率的高低, 而厂用电率的高低是影响供电煤耗和发电成本的主要因素之一。循环不泵长期连续运行和冬季工况存在循环水过量现象, 造成凝结水过冷却, 运行效率降低。大量的能源在终端利用中被白白地浪费掉。因此, 对电厂循环水泵进行节能研究有着突出重要的意义。

1 循环水泵变频改造可行性分析

1.1 设备简介

江苏徐矿综合利用发电有限公司一期2×330MW机组, 两台汽轮机是上海汽轮机有限公司生产型号为:N330-16.7/538/538;型式:亚临界、单轴、反动式、一次中间再热, 双缸双排汽、凝汽式汽轮机;设计背压:4.9k Pa。

每台机组配备两台循环水泵组参数详见表1。

1.2 节能潜力分析

汽轮机设计背压4.9k Pa, 按标准大气压计算, 汽轮机极限做功真空数值为-96.4k Pa。冬季工况 (11、12、01、02、03五个月) 机组正常运行时, 即使保持单台低速循环水泵运行, 也会存循环水量过大, 使凝汽器真空大于-96.4k Pa, 进而造成凝结水过冷却, 热力循环中冷源损失过大。

统计2015~2016冬季徐矿电厂两台机组运行时真空接近-96.4k Pa的时间段和相关参数值见表2。

通过热力计算:因循环水冬季温度低而循环水泵低速无法下调出力, 导致机组真空超过极限值, 造成凝结水过冷却这部分热量被循环水带走, 还需要在下个热力循环流程中重新吸热, 形成两次热量损失。根据机组月平均70%负荷, 每天仅在热力循环中冷端损失标煤量在11~44t不等。[1]

综上所述:徐矿电厂循环水泵采用变频调速的方式进行调节, 有着进一步节能的潜力。

2 循环水泵变频改造实施方案

2.1 机务方面

根据汽机循环水泵情况, 对#1机组两台循环水泵上导瓦进行检查, 对循环水泵出口液控蝶阀进行全面检查, 更换油罐密封件, 校验各信号和动作电磁阀。

2.2 电气方面

电机为双速电机, 根据季节变化进行高低速调整。本次改造项目中, 每台循环水泵配置一套高压变频装置, 利用变频器来改变电动机的转速, 以此来调节循环水泵的水压。为了保证系统的可靠性, 变频器加装自动工频旁路装置, 变频器异常时, 变频器停止运行, 电机可以直接自动切换到工频下运行, 一次原理接线图如图1。

以上进、出线QF1、QF3开关和旁路开关QF2布置在旁路切换柜内, QF1、QF2、QF3开关之间具备相互电气互锁及五防设计。QS1、QS2起到变频器故障检修时, 有明显的开断点, 确保检修人员的安全。

2.3 热控方面

2.3.1 两台循泵之间的联锁

(1) 单台循泵变频运行时, 变频器跳闸, 联锁关闭该循泵出口蝶阀;联锁启动备用循泵工频运行;

(2) 两台循泵变频运行时, 一台循泵跳闸或变频器跳闸, 联锁关闭该循泵出口蝶阀;运行循泵出力增加至100%。

2.3.2 变频器死机的判断及处理

(1) 变频器死机判断:变频器电流变坏点, 且循泵电流小于30A;

(2) 变频器死机后联锁:工频联启备用泵运行, 或变频运行泵出力增至100%;跳QF开关, 联关循泵出口液控蝶阀。

2.3.3 循泵出口液控蝶阀联锁

(1) 循泵工频或变频跳闸联锁关闭循泵出口液控蝶阀。

(2) 循泵出口母管压力低于0.05MPa, 联锁关闭循泵出口液控蝶阀。

(3) 工频启动循泵, 联锁打开循泵出口液控蝶阀 (见图2) 。

3 循环水泵变频改造后试运行

#1机组两台循环水泵在变频控制带负荷调试发现:

(1) 变频器指令输出70%, 循环水泵转速345rpm时, 循环水回水至冷却塔各配水管, 有水流从填料层落下;

(2) 变频器指令输出80%, 循环水泵转速400rpm时, A、B循环水泵振动分别达到93um、126um, 均超过标准值 (85um) , 确认为共振频率点;

(3) 变频器指令输出85%, 循环水泵转速425rpm时, A、B循环水泵振动分别降至62um、83um, 均在标准值 (85um) 以内, 确认85%及以上循环水泵振动良好, 电机无漏磁发热现象, 节电效率明显以85%为例工频电流96A较改造前低速电流145A节省49A。

4 循环水泵变频改造后经济性计算

4.1 冬季热力系统节能量

#1机组于2016年10月20日启动以来, 根据11月份实际运行参数统计和计算, 循环水泵变频改造后, 避免机组真空超过极限值, 减小凝结水过冷度, 冷端损失大幅度减小, 平均每天可节省标煤28.095t。

以单台机组为例, 冬季工况5个月除去一个月停机时间则。

4.2 电量

以单台机组为例, 改造后环境温度低于15℃以下, 就有节能效果, 根据实际运行情况测算每年节电量为562290k Wh, 节省标煤量为3671.4t。

4.3 冬季总节支

以标煤价700元/t, 上网电价0.375元/k Wh, 每年单台机组节省费用289万元。

5结论

循环水泵变频改造在各专业人员大量理论数据计算和实际经验归纳总结的基础上, 拟定项目实施可行性报告, 攻克多项技术难题, 自主设计循环水泵变频改造方案和联锁逻辑, 制定合理调试方案成功避开循环水系统共振频率和防止产生水锤。经过两周调试, 针对暴露问题及时召开专题会议制定整改措施, 最终摸索出一条适宜自身生产工艺要求的改造方案, 并成功实施, 符合徐矿电厂清洁、高效、环保发电的理念, 是修旧利废的先进典范。

参考文献

[1]李勤道, 刘志真.热力发电厂热经济性计算分析.北京:中国电力出版社.

[2]70LKXA-20.1说明书.长沙水泵厂有限公司.

[3]YLD1800/1400-12/14说明书.湘潭电机股份有限公司.

[4]王廷才.变频器原理及应用 (第2版) .机械工业出版社, 2009.

凝结矿用水泵电机的变频技术改造篇2

关键词：凝结；矿用水泵；电机；变频

中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0022-02

在矿用凝结水系统中，凝结水泵是最主要的动力设备，主要是将凝汽器中的凝结水，在送入低压加热器经过加热后，然后输送到除氧器内。在矿用应用中，凝结水泵电机的实际运行状况与实际经济运行状况之间存在偏离。尤其是当机组带部分负荷的时候，将更偏离实际经济运行状况，导致机电能源严重浪费。为了减少能源的浪费，变频技术的改造不仅能够使凝结矿用水泵的运行状态稳定，而且还能够大大提高其运行的效率。

1 变频系统的优势

随着我国变频技术的逐渐发展，通过对凝结矿用水泵电機进行技术改造，在应用高压变频器以后，实现了系统的稳定运行和设备的使用寿命等方面，使系统更经济和节能。其变频系统主要由功率单元柜和控制器、高压开关柜和移相变压器所构成，一共形成18个功率单元，各功率单元的电路为单向的交-直-交逆变，并且每6个单元串联成一相，以多重化PWM控制方式进行控制。整流为二极管三相全桥，不仅电路多重化，而且脉冲数可达到36个。通过利用光纤通讯技术，确保产品具有较强的抗干扰性和可靠性。除此之外，极低的输出谐波，可以有效地对每一转进行控制。其实际的变频系统电路如下图1所示：

2 凝结矿用水泵电机的变频技术改造方案

2.1 设备的选型

由于目前高压变频器在市场中的类型较多，因此，要根据在对矿用变频器进行选择的时候，不仅要考虑变频装置的谐波输入与输出、变频器使用的时间和寿命，还要考虑变频器的功率、电机额定电流和实际应用电流、转矩过载能力、效率以及市场反应效果等指标所具有的节能效果来选择。变频器在实际的应用中会出现各种影响节能效果的情况，例如：波形输出不稳定、谐波控制差、设备可靠性低、使用时间短等，都将对实际节能效果造成影响。除此以外，考虑其变频器的价格，通过一系列比较，将采用上海西门子公司生产的PROFIBUS DP空冷型完美无谐波高压变频器进行改造。

2.2 各项指标对设备运行的影响

（1）变频装置输出的谐波量。由于凝结矿用水泵电机不属于专业的变频电机，因此，所产生的谐波量一定会对电机的使用寿命造成严重的影响，对负载输出谐波量的严控是变频技术改造的关键指标之一。变频输出侧的传感器由于主要使用的是霍尔元件，因此，对实际谐波含量无法进行检测。在凝结矿用水泵电机实现变频技术改造以后，虽然负荷电流和电机温度都有所下降，但是从表面上依然无法察觉异常发热现象，对实际谐波含量的标准仍然无法确定。煤矿企业目前只能通过对检测谐波含量硬件进行加装。在长期监控下，避免滤波电容老化和损坏影响电机运行，导致事故的发生。（2）设备对谐波量的反馈。在凝结矿用水泵电机设备进行变频技术改造以后，谐波的出现是必然的，这给煤矿企业带来了一定的影响。例如：引起电机绝缘被破坏和毁损、使电气保护和自动装置安全性受到影响等方面可靠性受到威胁。因此，必须严格控制凝结矿用水泵电机变频技术改造的过程。一旦改造完工，必须定期检测谐波含量，防止谐波污染。同时根据所测得的结果，还能鉴别设备的性能。（3）变频器的发热与散热。在凝结矿用水泵电机中，变频器装置的能耗与电机容量相比，至少40%左右都被变频器装置所占有。同时还具有非常大的发热量，由于变频器的正常运行受变频系统控制的空间和对外换热所影响，如果散热的效果不好，会直接对设备的使用寿命和使用性能造成严重影响。因此，在对变频器进行调试的时候，在不启动空调控制室和只采用轴风机散热的条件下，设备装置负荷运行一定要满足24小时，以此来检测变频器的发热与散热状况。通过实际检测我们得知，变频器上层温度为33℃左右，有较强的散热与换热功能。即使在夏季，当温度超过40℃以后，空调控制开启以后，设备也能实现正常的运行。（4）隐藏凝结水泵临界转速。由于受到设备、系统本身等因素的影响，在设备进行运转的时候，在某频率段容易出现低频振动的现象影响整个设备的运行安全。如下图2所示：

因此，在凝结矿用水泵电机实现变频技术改造以后，必须要对每个频率段的振动状况进行详细的实际检测，一旦发现与标准振动不符，就要及时在系统中进行重新设置，防止出现超标点的运行状况影响设备的正常、安全运行。

3 实际应用分析

通过实际应用证明，在凝结矿用水泵电机完成变频技术改造以后，不仅对系统的安全运行有了改善，在经济效益上也有了很大的改善。首先，工作人员对系统的调控更稳定，大大提高了系统自动调节性能。其次，水泵能够随机组负荷变化对输出功率进行调节，直接使凝结矿用水泵电机的电耗得到了减少。在除去变频装置本身的能耗上，改造后的能耗耗损要节省了27%以上，机组负荷节能方面也达到70%左右。不但降低了设备的损坏，还使变频器起到了自动保护的作用。除此之外，技术的改造在延长设备的寿命和使用率的同时，还使设备的维护费用得到了减少。

综上所述，凝结矿用水泵电机的变频技术改造除了在运行效益和直接经济效益上达到了令人满意的节能效果外，还在提高系统自动装置稳定性和维修、冲击力矩对电机损坏等方面都起到了节能的明显效果。

参考文献

[1] 崔建国，潘海滨.高压变频技术发展与应用[J].电器工业，2005.

[2] 吴贵忠.变频技术改造项目在大连开发区热电厂的应用评价[D].华北电力大学，2010.

[3] 刘阿军.变频技术在风机、水泵节能改造中的应用[J].中小企业管理与科技，2010，（9）.

火电厂循环水泵变频驱动控制系统篇3

1.1 汽轮机的最有利真空度

目前汽轮机的真空度主要是靠调节冷却水流量来控制的。由汽轮机的运行原理可以知道, 运行中的凝汽器压力主要取决于蒸汽负荷、冷却水入口温度和冷却水水量。冷却水温一般取决于自然条件, 于是在蒸汽负荷一定的情况下就只有靠增加冷却水的流量来提高凝汽器的真空度, 但是当冷却水水量增加使真空度提高的同时, 循环泵的投资及运行电耗将大幅增加。为了提高机组运行的经济性, 由于真空度提高汽轮机功率的增量△N1应大于为增加循环水量水泵所多消耗的功率△N2。显然, 汽轮机的最有利真空Peco (又称为经济真空) , 应位于净增功率△N=△N1-△N2的最大值处, 此时汽轮机工作在经济运行方式[3]。Dw为冷却水流量, p为汽轮机的凝汽器真空, ΔN为功率差值, ΔN在冷却水水量比较小的时候随冷却水量的增大而增加, 到点a达到最大, 如果再进一步增大冷却水水流量, ΔN反而开始减小, 直至为零。但当到达c点时, 汽轮机末级喷嘴的膨胀能力已达到极限, 汽轮机功率不会再增加, 故c点所对应的真空称为极限真空。由a点引等水量线与凝汽器压力线相交的b点所对应的真空值peco就是最有利真空, a点所对应的冷却水水量Deco就是最佳冷却水水量。

1.2 最有利真空度的计算

由上述分析可以看出, 改变循环水流量可以提高机组运行的经济性。但必须计算改变循环水量后的经济效益△N, 确定在既定冷却水温度和蒸汽负荷的前提下汽轮机的最有利真空位置。在本文提出的控制方案中, 利用工控机 (IPC) 调用各种参数数据, 可以实时在线计算出汽轮机的最有利真空位置。为了便于在工程中应用, 本文根据工程实际经验, 采用以下计算原则。

1.2.1 根据循环水量增加以前的测试数据, 计算出凝汽器的传热系数和冷却水速修正系数φν1。

1.2.2 根据循环水量增加以后的测试数据, 计算出增加循环水量后的水速修正系数φν2。

由公式:

求出增加循环水量后的传热系数k2。

1.2.3 假设一个排汽压力Pn, 计算出传热等效平均温差△tm2。

由公式:

式中A为凝冷器换热面积, r2为凝汽器潜热。可以计算出循环水流量增加后汽轮机排汽量Dn2。

如果Dn2的值满足下式:

(式中Dn1为循环水量增加前汽轮机的排汽量) 则认为Pn就是增加循环水量后的排汽压力。如果不满足上式, 应重新设定排汽压力值进行计算, 直至满足为止。

1.2.4 根据排汽压力Pn, 计算出相对真空和提高的真空度。

1.2.5 根据提高的真空度与标准煤耗的关系以及增加循环水流量后的电能耗费, 就可以计算出循环水流量增加所带来的经济效益△N。

1.2.6 按照以上步骤重复计算不同流量下增加的经济效益△N, 可以确定最有利真空的位置peco。

由以上计算分析的原则, 控制系统可以通过上位机 (IPC) 实时计算最有利真空的数值, 由此作为依据 (PID调节器的设定值) , 来调节循环水泵的运行台数和运行转速, 控制循环水流量使汽轮机的真空度维持在最有利真空位置, 保证机组的经济运行。

1.3 循环水流量的调速控制方式原理

水泵的管阻特性曲线可用公式 (4) 表示:

式中Sf为管网阻力系数, HST为水泵进口到冷凝器的汽包的位差和压力差之和, 它是个定值。SfQ2为总的水阻力损失, 它与流量的平方成正比。管阻特性曲线与H~Q曲线的交点即为水泵运行的工况点[5]。

当汽轮机的蒸汽负荷改变时, 循环水泵的流量要随之变动 (假设流量从QA降为QB) 。有两种方法可以改变流量:一种是通过改变给水调节阀的开度 (节流调节方式) , 使管网阻力系数Sf改变, 从而改变管阻特性曲线, 这时水泵运行的工况点变为B, 对应的流量是QB, 扬程是HB。另-种方法是通过改变水泵的转速, 改变水泵的特性曲线, 这时水泵运行的工况点为A’, 转速由n A降到n A’, 流量也为QB, 而扬程为HA’。

可以看出, 与调速方式相比, 调节阀门流量的控制方式中有HB-HA’的扬程浪费在管网中;当在低负荷等工况运行时, 冷却水的流量由于只能靠调节阀门控制, 造成阀门两端压差很大, 很大的能量消耗在阀门上, 长期运行能耗十分严重。并且当这个差值很大的时候, 有可能导致管网破裂, 造成重大经济损失。因而循环水泵采用调速运行, 节能效果是很显著的。

2 汽轮机最有利真空度循环泵控制系统设计

2.1 系统的控制原理

该系统主要由由3台水泵、1台变频器、IPC、PLC、PID以及线性压力传感器等组成。

工控机 (IPC) 作为上位机, 主要负责火电厂的运行检测和监控, 并在线计算最有利真空值, 为控制循环水泵系统的经济运行提供重要参考数据。PLC、PID调节器和压力传感器组成闭环反馈控制系统, 用来控制循环冷却水流量。

2.2 循环水泵的调速控制

由2.1和2.2的分析可知, 最有利真空的实现是靠调节循环冷却水的流量。本文利用PLC和PID设计了一个反馈控制系统。其中, PLC控制着各台水泵的运行状态 (工频、变频、停止) , 从而控制水泵的运行台数, 在大范围上控制循环水的流量;PID调节器控制变频器对变频泵进行速度调节, 在小范围上控制循环水的流量, 从而使汽轮机的真空度稳定的维持在最有利真空位置。

参考文献

[1]糜若虚, 宋元明.大型电动调速给水泵[M].北京:水利电力出版社, 1990

变频循环水泵篇4

关键词：凝结水泵；变频；热工控制

一、凝结水泵变频改造热工控制的可行性

（一）凝结水系统运行现状。华电包头电厂凝结水泵变频

（以下简称凝结水泵变频）改造前凝结水系统运行情况是一台机组配置两台凝结水泵，正常情况下，一台凝结水泵运行，一台备用。通过除氧器水位调节阀调节除氧器水位。这样，不论在何种运行工况下，凝结水泵转速基本维持不变，出口流量只能由除氧器水位调节阀调节。除氧器水位调节阀为电动执行机构，动作频繁，易出现故障，降低了系统运行可靠性；凝结水母管压力高须提高管道系统的耐压性能，加大了系统泄漏的可能，增加了相关设备的维护费用。总之，凝结水泵出口压力高、除氧器水位调节阀节流损失大，使得凝结水系统效率降低、维护费用提高，最终导致能源浪费，发电成本提高。正常情况下除氧器工作压力是0.5MPa～0.8MPa，消除除氧器至凝结水泵的静压差及管道损失总压降约为0.4Mpa，凝结水母管压力在0.9MPa～

1.2MPa左右即可满足要求。但是机组正常运行起来压力在

3MPa～4MPa，除氧器水位调节阀造成的节流损失相当大。由上可见华电发电厂DCS控制系统完全满足凝结水泵变频改造的要求。

（二）控制方式。华电包头发电厂凝结水泵变频改造前，由于凝结水泵只能运行在一定转速范围内，在低负荷时变频泵已处于最低限制转速运行，调节性能变差，如没有除氧器水位调门的协助将不能维持除氧器水位。所以只考虑凝结水泵变频调节三冲量自动。根据目前华豫华电包头发电厂负荷分布情况看，发电负荷通常在300MW以上，符合变频泵调节要求。在启、停机或异常运行工况时可利用除氧器水位调门协助控制除氧器水位，完全可以维持除氧器水位在正常范围内。因此，华电包头发电厂具备实现凝结水泵改变频调节控制功能的条件。

二、凝结水泵变频改造热控设计方案说明

（一）热工输入输出信号及控制的确定。变频器与DCS的接口。有DO点、DI点、AI点、AO点这些点对于DCS系统留有备用的通道，并且符合DCS接受点的要求。

（二）热工联锁保护说明。（1）凝结水泵在工频运行时，凝结水压力低联锁备用泵的保护定值不变仍为2.5MPa；（2）凝结水泵在变频运行时，压力低联锁备用泵的保护定值0.6MPa～2.5MPa（随除氧器的压力变化而变化），并且在凝结水泵变频画面中始终跟踪显示压力低联锁保护的定值；（3）在凝结水泵变频器投入“自动控制”时，除氧器水位调节阀自动切换到“手动控制”，运行人员根据负荷情况开大或关小除氧器水位调节阀。为获得最大节能效果，在凝泵转速具备一定调节裕量的前提下应尽量开大除氧器水位调节阀，以降低凝泵转速，具体情况要根据在相应负荷下，进行除氧器水位调节阀开度动态试验后获得；（4）凝结水泵在变频状态下，当变频器启动后联动开启出口电动门，变频器停运或故障跳闸时联动关闭出口电动门；

（三）改造后的运行操作要求。（1）若凝结水泵变频停运时凝结水泵转速未降至20rpm以下即断开凝结水泵变频器1ANB或

1BNB开关，将发出凝结水泵变频器严重故障报警，联锁断开变频器1ABNB开关。（2）OIS设定变频泵转速范围为60～

100%，对应频率30～50Hz，对应变频泵转速约900～1500rpm。

（3）变频器启动后变频泵直接进入变频器设定最低频率20Hz

运行，对应变频泵转速约600rpm，由此向上升速至DCS设定最低频率30Hz，对应变频泵转速约900rpm。（4）当变频控制的工作泵发生故障跳闸，或出力不足等故障时，另一台泵会自动投入工频运行。应将发生故障的泵处理好后，再切至变频运行。在此之前原备用泵只能工频运行，不能调速。（5）变频器由6KV

IA段供电，当变频器带B凝结水泵运行时，如果发生6KV IA段电源失电，此时A凝结水泵因母线失电不会自启，运行人员应立即手动启B凝结水泵工频运行，并关小除氧器上水调门。（6）当变频器故障，短时间不能恢复运行时，可以断开变频器

1ABNB、1ANB、1BNB开关，恢复到改造前的状态，同时变频器可以退出维修。

总结：华电包头发电厂凝结水泵变频改造采用“一拖二”配置，比“一拖一”配置降低了初期投资成本约50%，变频器的利用率也得到了提高。预计其投资将在投运后一年收回。通过整个改造工程的实施，节约了投资建设费用，降低了相关设备的维护费用，大大减少了凝结水泵电机的电能损耗，在各方面均达到了节能目标。

参考文献：

变频循环水泵篇5

关键词：火电厂,循环水泵,汽轮机

一、汽轮机的经济运行方式与循环水泵流量的控制

(一) 汽轮机的最有利真空度。

目前汽轮机的真空度主要是靠调节冷却水流量来控制的。由汽轮机的运行原理可以知道, 运行中的凝汽器压力主要取决于蒸汽负荷、冷却水入口温度和冷却水水量。冷却水温一般取决于自然条件, 于是在蒸汽负荷一定的情况下就只有靠增加冷却水的流量来提高凝汽器的真空度, 但是当冷却水水量增加使真空度提高的同时, 循环泵的投资及运行电耗将大幅增加。为了提高机组运行的经济性, 由于真空度提高汽轮机功率的增量△N1应大于为增加循环水量水泵所多消耗的功率△N2。显然, 汽轮机的最有利真空Peco (又称为经济真空) , 应位于净增功率△N=△N1-△N2的最大值处, 此时汽轮机工作在经济运行方式。因此, 我们应经过计算分析确定出对汽轮机的最有利真空, 并以此为依据来控制冷却水的流量, 使汽轮机的排气压力尽量维持最有利真空位置, 以保证机组在经济运行方式下工作。

(二) 最有利真空度的计算。

1.根据循环水量增加以前的测试数据, 计算出凝汽器的传热系数和冷却水速修正系数φν1。

2.根据循环水量增加以后的测试数据, 计算出增加循环水量后的水速修正系数φν2。由公式:

求出增加循环水量后的传热系数k2。

3.假设一个排汽压力Pn, 计算出传热等效平均温差△tm2。由公式:

式中A为凝冷器换热面积, r2为凝汽器潜热。可以计算出循环水流量增加后汽轮机排汽量Dn2。如果Dn2的值满足下式:

式中Dn1为循环水量增加前汽轮机的排汽量, 则认为Pn就是增加循环水量后的排汽压力。如果不满足上式, 应重新设定排汽压力值进行计算, 直至满足为止。

4.根据排汽压力Pn, 计算出相对真空和提高的真空度。

5.根据提高的真空度与标准煤耗的关系以及增加循环水流量后的电能耗费, 就可以计算出循环水流量增加所带来的经济效益△N。

二、汽轮机最有利真空度循环泵控制系统设计

(一) 系统的控制原理。

该系统主要由3台水泵、1台变频器、IPC、PLC、PID以及线性压力传感器等组成。工控机 (IPC) 作为上位机, 主要负责火电厂的运行检测和监控, 并在线计算最有利真空值, 为控制循环水泵系统的经济运行提供重要参考数据。PLC、PID调节器和压力传感器组成闭环反馈控制系统, 用来控制循环冷却水流量。

(二) 循环水泵的调速控制。

由上文的分析可知, 最有利真空的实现是靠调节循环冷却水的流量。本文利用PLC和PID设计了一个反馈控制系统。其中, PLC控制着各台水泵的运行状态 (工频、变频、停止) , 从而控制水泵的运行台数, 在大范围上控制循环水的流量;PID调节器控制变频器对变频泵进行速度调节, 在小范围上控制循环水的流量, 从而使汽轮机的真空度稳定的维持在最有利真空位置。系统采用的REX-CD901 PID调节器, 内嵌模糊控制技术和参数自整定技术, 调节品质优良。它的输入设定值来自上位机根据蒸汽负荷和冷却水温度等参数计算出的最有利真空值, 反馈值为由压力传感器检测的汽轮机的实际运行的真空值。根据设定值和反馈值, PID自动调整变频器的频率给定输入, 从而控制变频器的输出电压, 进而控制循环水泵的转速, 实现循环水流量的稳定控制。

(三) 控制系统的硬件设计。

系统选用的PLC为Siemens S7-200 CPU226, 用来控制三台水泵的运行逻辑 (加减泵、切换、热备、故障处理) , 并检测系统的状态 (电机运行方式、变频器频率上/下限、各种故障等) , 实现系统的全自动运行。由此, 系统可根据最有利真空的位置, 实时调节循环水泵的冷却水流量, 实现最有利真空经济运行。此外, 为了在故障或检修时保证循环水泵可靠运行和设备安全, 该系统还具有自动/手动切换功能和指定运行功能。三、应用优点循环水泵变频控制系统具有以下优点:一是与节流调节方式相比, 调速方式提高了真空度的控制精度, 改善了汽轮机机组运行的经济性能。二是适应主机调频的需要。定速泵已不能适应这大中型机组的启停和低负荷运行。调速给水泵的出口压力是可变的, 因此能满足调频机组给水压力的需要。三是提高机组的安全可靠性。当系统发生故障时, 调速水泵可降低转速运行, 降低给水压力和流量, 在排除事故以后, 机组即可重新启动参与运行。

四、结语

本文通过分析汽轮机的经济运行方式, 设计了一种汽轮机最有利真空控制系统。该系统能够根据最有利真空的计算值, 通过控制循环水泵的运行台数和转速来调整循环水流量, 使电机组汽轮机工作在最有利真空位置, 实现经济运行的目的。其控制技术先进, 精度高、稳定可靠。另外, 本文给出了一种计算最有利真空值的简便方法。该系统对于改变目前大多数热电厂循环泵控制精度差、自动化程度低、能源浪费严重的状况, 具有重要的现实意义。可广泛地应用于供水、供暖、油田等其他行业领域, 将会产生巨大的经济效益, 应用前景广阔。

参考文献

[1].糜若虚, 宋元明.大型电动调速给水泵[M].北京:水利电力出版社, 1990

变频循环水泵篇6

江苏徐州大酒店中央空调制冷主机采用溴化锂吸收式制冷机组, 冷却水泵用3台75kW, 冷冻 (热) 水泵采用3台55kW。两台水泵每年同时使用时间为二个月。正常使用一台, 其余备用。

2 背景资料

普通中央空调系统年平均空调实际负荷仅为设计负荷的70%左右;图1为普通空调夏季和冬季的不同负荷变化图。

空调循环水泵的能耗占空调系统总能耗的20%左右 (空调机组的能耗占空调系统总能耗的15%～20%) 。空调系统在部分负荷运行时, 既使通过台数调节流量, 也存在水泵 (风机) 能耗的极大浪费, 因此空调系统的输送动力设备 (水泵、风机) 的节能控制对降低整个空调系统运行费用尤为重要。节能理论依据: (Q1/Q2) 3=P1/P2;Q:风机和水泵流量m3/h;P:风机和水泵轴功率kW。由于空调机组情况不详, 本方案只涉及空调循环水泵。

3 控制原理

(1) 控制对象:空调循环水泵恒温差——变流量控制。

(2) 适用工程: (1) 空调末端采用定水量控制的空调冷热水循环泵; (2) 所有的空调冷却水循环泵。

(3) 控制指标:温度范围:0℃～95℃;温度精度:±0.1℃。

(4) 工作原理:根据供回水温度差值的变化自动PID控制空调水泵的流量, 从而控制供回水温差。见图2。

(5) 控制方式:一套空调水泵智能恒温差控制系统控制一台空调水泵。

4 系统组成

N B-2000空调循环泵智能恒温控制系统包含:一台控制系统主机、一只L CD中文显示线控器、二只温度传感变送器 (基本配置) 。

压力传感变送器、湿度传感变送器。

可选传感变送器可实现空调循环泵水压、湿度监测。

5 系统功能

6 控制方案

(1) 控制方案:冷却水泵、冷冻水泵均采用K1000暖通水泵智能恒温差变频控制系统。

当空调系统实际需要负荷发生变化时, 供回水温差必然发生相应变化。K1000暖通水泵智能恒温差变频控制系统能根据供回水温差变化自动PID调节循环水泵流量, 在调节水泵流量的同时降低其能耗。

(2) 控制方式:三台冷却水泵 (二用一备) 。设置两套K1000空调水泵智能恒温差控制系统, 通过一台转换控制柜实现对常用水泵和备用水泵控制的自由切换。三台冷冻水泵 (二用一备) 。设置两套K 1000空调水泵智能恒温差控制系统, 通过一台转换控制柜实现对常用水泵和备用水泵控制的自由切换。

7 控制达到技术要求

(1) 控制系统需采用PID自动调节。

(2) 控制系统保证温度精度:±0.1℃, PID系数可调。

(3) 能直接显示“供水温度、回水温度和设定温差、运行频率以及故障信息”。

(4) 温度传感器采用P T 1000, 温度传感变送器最大传输距离不小于100m。

(5) 所有参数和工作状态有记忆功能, 不因其他电器故障和班组人员工作交接, 而丢失控制系统有关数据。

(6) 有修改系统参数各级密码权限保护。

(7) 温度传感变送器工作压力不低于16kg, 温度传感变送器接入水管后水系统不泄漏, 温度传感变送器设有套管, 保证温度传感变送器可自由拆卸, 在拆卸时, 不影响水系统。

(8) 控制系统有与空调主机自动保护和连锁功能。

8 安装前后的节能分析

(1) 冷却水泵未改造时的能耗:

冷却水泵功率为75kW, 2台同时运行。

夏季平均每年运行以140天计 (5月下旬至10月上旬) 。

每天运行时间为13小时 (8:30至21:30) 。

每年冷却水泵能耗为:75×2×13×140=273000k W h。

(2) 冷却水泵改造后的能耗:

平均每年运行以140天计, 每天运行时间为13小时, 总计运行时间为1820小时。年运行负荷按设计 (上接前页)

负荷70%计算 (水泵流量为设计流量的70%) 。

每年冷却水泵能耗为:75×2× (0.7) 3×1820×1.2=112366kW h。

式中1.2为修正系数, 空调系统和控制系统运行过程中不可预见因数。

年节能:273000-112366=160634kW h。

年节能:136500-56183=80317kW h。

9 结论

变频循环水泵篇7

变频调速技术是当代先进的调速技术, 它不仅能够提供稳定高效的调速品质, 满足用户的使用要求, 更重要的是这项技术应用在风机、泵类等具有平方转矩特性的负载时, 可以节约大量的能量, 最大节能率可以达到30%～70%。目前, 大多数发电企业的水冷机组还都采用工频循环水泵, 其出口门采用蝶阀, 只有全开、全关两个位置, 冷却水量的调节采用开循环水泵台数进行控制, 由于季节及昼夜温度的差异, 时常出现一台循环水泵流量不够, 开两台循环水泵流量过大的情况。由于这种调节方法, 汽轮机凝汽器的真空不稳定, 不能保证在经济运行的方式下运行, 致使发电成本高。在此应用变频调速技术对其进行节能改造, 表明该技术能最大限度地提高企业的经济效益, 同时也具有优良的环境意义。

1电厂情况分析

某电厂有机组2台, 单台机组容量330MW, 每台机组配置循环水泵2台, 每两个机组母管连通, 实际上为两个机组配置4台循环水泵配合使用 (见图1) 。

2改造前使用状况

根据电厂方反映, #1、#2机组4台循环水泵在每年11月上旬到第二年2月下旬为3台工频运行, 阀门全开, 1台备用。其余月份4台循环水泵全部工频运行, 阀门全开。循环水泵的工频运行电流在160 A左右。依据如下2006年机组真空度数据表分析, 1年之内6～8月份有3个月真空度达不到设计值 (83.00 kPa) , 其余月份的真空度值超过设计值。

循环水进、出口温度随季节变化, 从表2为2006年真空度统计可以看出:

1) 冬季, 经济运行方式超过凝汽器的额定真空。

2) 春秋季, 基本能够满足凝汽器真空的需要, 机组可以在设计工况下运行。

3) 夏季, 冷却水量满足不了凝汽器达到额定真空的需要, 机组要在耗煤的情况下运行。

3循环水泵变频改造

根据电厂循环水泵实际运行情况 (冬季三个月开3备1, 其它时间4台全开) , #1机组分为#1A和#1B循环水泵, #2机组分为#2A和#2B循环水泵。初步改造方案是对#1A和#1B循环水泵实施“一拖一”变频改造, 即#1机组上2台变频器, 1台变频器带1台循泵变频运行;对#2A和#2B循环水泵实施“一拖二”变频改造, 即#2机组上1台变频器, 1台变频器可以轮流带#2A和#2B循环水泵中一个变频运行。

改造方案有如下考虑:

1) 采用两台变频“一拖一”加一台“一拖二”变频改造, 保持一台工频紧急备用方案, 其首先完全满足了电厂原先工频“冬季三个月开3备1”的设计, 其次对变频器单台故障做出工频备用应急方案, 能够完全避免机组降负荷和停机故障隐患。这样就能发挥变频器的节能优势和起动调速等优势。

2) 结合2006年机组真空度数据表分析, 2-11月之间9个月中除6～8月三个月其余6个月基本大于凝汽器真空度平均值, 机组可以在设计工况下运行。但是在工频状况下, 要么3台运行, 要么4台运行, 在大于3台的负荷要求下, 循泵工频只能是4台运行, 能量浪费太多。而变频器的优势在于能够发挥节能空间, 以3台变频运行满足大于3台的负荷要求。这样, 这6个月变频运行也就发挥了如上面1) 的优势.

3) 考虑到夏季6～8月3个月的特殊情况, 可以根据电厂实际数据选用变频器运行方案, 因为夏季负荷要求大于3台以上, 具体表值还不能确定。如果发挥变频器最大冗余的话, 还是要继续采用两台变频“一拖一”加一台“一拖二”变频改造, 保持一台工频紧急备用方案。如果发挥变频器最大冗余还不能满足实际要求, 可以将变频器超频运行, 运行于52 Hz或者53 Hz。

由表3可知变频改造后2007全年都能满足凝汽器真空的需要, 并且此次改造只是在原先工频线路上做并路改造, 只设计到动力电缆重新铺设连接, 改动不大。对于其他改造方案, 若出现变频器单台重故障, 设备会自动跳闸, 但是依据此改造方案设计采用两台变频“一拖一”加一台“一拖二”变频改造, 保持一台工频紧急备用方案, 即使变频器单台故障也不会造成机组停机, 使系统的稳定性得以提高。

摘要：出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求, 加之变频器易操作、免维护及控制精度高, 并可以实现高功能化等特点, 因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代风门、挡扳、阀门的控制方案。通过对电厂循环水泵在变频和工频方式下运行的优、缺点进行分析、对比, 说明变频循环水泵在电厂中的应用前景。

关键词：变频调速,循环水泵,节能改造

参考文献

[1]李方圆.变频器行业应用实践.北京:中国电力出版社, 2006

[2]吴民强.泵与风机节能技术.北京:中国电力出版社, 北京:1994

变频循环水泵篇8

在对本文进行研究的过程之中, 选择某电厂的循环水系统作为研究对象。对于这一系统而言, 其基本参数如下:循环水系统中的循环水泵型号为40ZLQ50, 其流量大致在8460m3/h至12200m3/h的范围之内, 这一循环水泵的转速能够达到585r/min。这一循环水系统的结构示意图见图1所示:

循环水系统的运作原理如下:首先, 循环水泵的运行主要是通过远程控制的, 除此之外, 循环水系统中的凝汽器进出口门也是通过远程控制的方法对其进行相应的开启、关闭以及调节操作。在循环水系统之中, 需要对循环水以及升压水系统的水量进行一定程度上的平衡控制, 这就要求能够对进水渠以及回水渠的水位进行有效的调节。值得注意的是, 在升压水泵进水之前池水位要比溢流堰标高低, 就会出现热水溢流的现象, 这将会对运行的经济性造成一定程度上的影响。在对水量进行调节的过程之中, 需要对机组运行所需要的水量进行一定程度的结合, 并在此基础之上通过对水泵运行方式组合以及凝汽器的排水门进行应用, 由此来对水量进行相应的平衡调节操作。

二、高压变频调速系统

将高压变频调速系统运用于循环水系统之中, 能够表现出较大的优越性和, 其优点主要表现在如下几个方面:1) 高压变频调速系统的启动方式为软启动, 即启动电流是从0开始的, 并随着时间的推移不断的提升直至达到额定值为止, 软启动可以对机械设备的损耗进行一定程度上的减少;2) 现代变频器往往只有较小的故障率, 即使突发故障, 系统也能够进行自主诊断;3) 在变频器之上都有相应的标准接口, 这一接口可以与微型机系统进行一定程度上的联接, 这样一来, 就可以对优化运行进行有效的实现;4) 对于变频器而言, 它具有较为完整齐全的保护功能, 其保护涉及到方方面面, 主要有电流保护、电压保护以及温度保护等。

三、控制系统功能

对于循环水泵控制系统而言, 其控制器主要是由两部分共同组成的, 分别是PLC系统以及IPC系统, 下面就分别对这两个子系统的功能进行简要的阐述。

(一) PLC系统的功能

PLC系统的功能主要体现在逻辑控制方面, 具体功能如下:1) 对循环泵以及与其相关设备的启、停程序进行一定程度上的控制;2) 对循环泵出口门以及联络门的开关程序进行一定程度上的控制, 同时, 它还具备相应的联动功能;3) PLC系统拥有三选二的逻辑控制功能, 即首先对“真空最优”进行一定程度上的保证, 然后在此基础之上对变频器进行有效的控制, 旨在防止热水池溢流状况的发生;4) PLC系统能够对系统所发生的故障进行一定程度的记忆。

(二) IPC系统的功能

对于IPC系统而言, 其功能包含层面较多、范围较广, 涉及到操作、记录、显示以及查询等方面, 综而述之, IPC系统的功能其实主要体现在管理上, 具体功能如下:

1) 通过对IPC系统进行一定程度上的运用, 由此来实现各个泵的有效启停以及阀门的开关;2) 系统图所体现的主要内容是运行人员监视以及操作设备的主画面;3) 在系统图之上, 对水路、密封水路以及阀门等进行了十分明显的区分, 区分方式是用不同颜色进行区分;4) 在系统图之上, 其模拟量的测点位置具有实时数据以及工程单位显示;5) 系统能够对运行员的操作进行一定程度上的记录, 且记录十分精确, 就以时间的记录为例, 系统要求精确到秒。

四、控制系统的实现

(一) PLC系统的实现

对于循环水系统而言, 其工作的可靠性能够对整个机组的正常运行造成一定程度上的影响, 因此就必须保证循环水系统的控制系统具备很高的可靠性。因此, 在对设备的选择时需要充分研究与参考, 最终决定选择具有双机热备用功能二代PLC系统作为核心控制器。在上文中已经提到控制系统主要是由PLC系统以及IPC系统共同组成的, 在PLC系统之中, 双机热备用单元主要为CHS单元, 它是通过光纤进行一定程度上的连接;而对于CPU单元而言, 它与IPC系统进行相应的结合, 并在此基础之上对屏蔽双绞线进行利用来组成MB+网络, 这一网络的传输速率能够达到1Mbit/s。

(二) IPC系统的实现

IPC系统具有全方位的管理功能, 主要涉及到控制命令的发出、设备状态的显示以及信号的查询等。在选择IPC系统的监控软件时, 主要选择了组态王6.0, 它通过相应的网卡与PLC系统进行一定程度上的通信, 并结合组成了MB+网络, 能够对系统要求的相关功能进行有效的满足。

(三) “最优真空”控制器

一般情况下, “最优真空”的测量根据季节的不同而存在着一定的差异性, 但至少要保证夏季与冬季分别进行一次测量, 冬季测量的时间大约在一月份左右, 而对于夏季的测量而言, 则选择在七八月份左右较为适宜。需要注意的是, 在进行测量的过程之中, 首先应该确保在测量点系统能够运行3h左右, 除此之外, 对于所测量的数据而言, 需要对其进行一定程度的折算, 并使其达到标准工况。在对数据进行测量之后, 还应该对其进行相应的后期处理工作。通过对各种因素进行考虑, 并在此基础之上进行曲线拟合操作, 由此来对奇异点进行具体的分析。

五、结束语

本文主要针对热电厂循环水泵高压变频调速控制系统研究和实现进行分析。

首先对循环水系统的工作原理以及高压变频调速系统进行了一定程度上的介绍, 然后在此基础之上分别分析了控制系统的功能以及控制系统的有效实现。希望我们的研究能够给读者提供参考并带来帮助。

摘要：近几年来, 发电厂不断引进新技术、新工艺, 加快了发电厂的发展, 其中循环水泵高压变频调速控制系统具有一定的典型性。本文就针对热电厂循环水泵高压变频调速控制系统研究和实现进行分析与探讨。

关键词：循环水泵,高压变频调速,PLC监控

参考文献

变频循环水泵篇9

【关键词】数据中心；空调系统；水泵变频；节能减排

前言

据工业和信息化部于2014年发布的《关于2011年以来我国数据中心规划建设情况的通报》：255个在规划建设的IDC的设计PUE平均为1.73，同时，据行业估计，美国的IDC行业耗费了其国内发电量的2%，中国的IDC行业耗费了本国发电量的1.5%，是典型的“电老虎”。因此，革新IDC设计模式、降低IDC能耗和运营成本，已经成为数据中心行业相当现实和迫切的课题，同时也是一个影响国家产业转型升级、实现国家可持续发展的关键课题。

中央空调系统作为数据中心的专用制冷设备，承担着调节机房环境温湿度，保障IT设备稳定运行的重任，同时也是主力耗电设备之一（约占总体能耗的30%-40%）。因此，开展中央空调节能改造，即确保机房供冷正常，又可减少能耗、压缩电费成本，创造双赢的局面。

一、中央空调水泵变频节能理论分析

由于空调系统设计多以夏季最大冷负荷设计且留有余量，数据中心IT负荷也存在业务逐步增加、波峰波谷等影响热负荷大小的因素，这造成不同时期、不同发展进程中，实际热负荷与空调系统输出冷量之间存在差值，在空调传统配置状态下形成电能浪费[1]。因此，中央空调系统均有一定的节能空间。

目前数据中心空调主机和末端精密空调大部分采用智能化设备，能实时根据负荷情况调整冷量输出，一定程度上实现节能控制，但水循环系统（水泵）按初期额定流量、压力配置下，当实际负荷低于设计预期时，绝大部分时间运行在低温差、大流量情况下，造成空调主机和水泵能耗的浪费。通过调节冷冻水泵的频率（转速），节约低负载时水系统的输送能量，可达到理想的节能效果。

水循环系统中重要的耗电设备为水泵，改变水系统的输送能量亦主要靠调节水泵的转速，由于水泵类负载的转速与转子的频率成正比[2]，因此对水泵系统进行变频控制即可达到节能效果，分析如下。

交流异步电动机的转速公式为：，其中n为转速，f为频率，s为转差率，p为极对数。水泵属于平方转矩负载，即转矩T与转速n的平方成正比，即，而电机轴的输出功率，由此可见，当电机的转速稍有下降时，电机功率损耗就会大幅度地下降，耗电量也就大为减少。

二、中央空调水泵变频改造设计思路

考虑到投资成本和实际运用效果，本次对南方某数据中心中央空调的冷冻水泵进行变频改造（图1、2、3），利用温度传感器、数模转换模块、控制模块、变频器等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，根据冷冻水的供回水温差、压力，以温控为主、压力流量为辅，利用变频技术在线调整水泵电机的转速，在满足机房制冷的需求下使冷冻水泵做出相应调节，以达到节能目的。

方案设计关键点如下：

1）综合考虑在不同空调冷负荷情况下空调主机和变（工）频冷冻水泵开启情况，控制策略应使冷冻水水泵具备自动和人工两种模式下启动、轮换和停止功能，确保空调系统供冷充足、节能高效。

2）本次使用变频节能装置的最低频率应满足每栋机楼最远端机房空调（或供水最不利端）扬程及流量要求，因此需有效地布放温度和压力传感器，制定控制策略以及设置相关阀值，确保整栋机楼供冷正常。

3）每台变频器控制的装置可以人工或自动选择在工频模式和变频模式下运行，即在变频模式故障时可自动转为工频运行。

4）变频器控制系统并联在现有启动控制系统上，两者间有电气连锁及机械连锁，当变频器启动某一台水泵工作的同时，相应的旧启动主电路将被切断，禁止其启动工作，反之亦然。

三、中央空调水泵变频改造效益分析

此数据中心空调系统配置中央空调主机4台（1300RT*3+800RT*1），冷冻水泵6台（75kw*4+55kw*2），实际运行1300RT主机1台、冷冻水泵1台，系统冗余量较大。变频改造前后节电情况如表1所示，测试时间为2015年4月2日。

根据本期变频改造完成后的实测数据，在当前机楼负荷下变频水泵较原水泵功耗下降约53%，并且机房末端供冷不受影响，节能效果理想。按全年将一半时间2台冷冻水泵变频运行，一半时间3台冷冻水泵变频运行，以每台冷冻水泵运行时平均频率可降至45Hz计算，本次变频改造每年节约电费约为35万元，预计一年收回投资成本，效益可观。

四、结束语

本次数据中心中央空调水泵变频改造在不影响空调系统正常供冷的前提下，通过对冷冻水泵进行有效控制，实现水泵的变频节能、高效运行。

参考文献

[1]陈建东.中央空调系统水泵变频节能技术的应用分析[J].制冷技术，2006，4：12-14.

[2]黄建恩.空调系统冷冻水循环水泵变频运行的节能机理[J].节能技术，2005，3（2）：139-142.

作者简介

变频循环水泵篇10

1 主给水系统的调节方式

锅炉主给水系统的主要功能是为锅炉汽包输送压力、温度和水质合格的水, 并维持锅炉汽包水位处于规定范围内。主给水系统担负着保障锅炉供水质量和维护锅炉安全运行的任务, 是重要的热工系统之一。通常情况下, 主给水系统的电动给水泵分为定速给水泵和变频调速给水泵两种。

1.1 定速给水泵调节系统

定速给水泵调节系统是在保持给水泵特性曲线固定的情况下, 通过改变主给水调节阀门开度来控制主给水管道阻力特性曲线, 从而改变主给水泵的工作点。处于定速运行的给水泵电机运行过程中的能耗损失大, 应淘汰该技术。

1.2 变速给水泵调节系统

变速给水泵调节系统可在主给水调节阀门全开、管道阻力特性曲线固定的条件下, 通过改变电动机供电频率调节电动机转速, 从而调节供水流量。变速调节系统可按照原动机不同分为气动和电动两种。其中, 气动给水泵的原动机为小汽轮机, 小汽轮机控制系统可接收到供水系统输出的供水流量、压力和水位等信号, 并作用于小汽轮机的进气阀门, 根据系统的供水需求调节小汽轮机阀门开度, 进而控制进气量, 最终实现对给水泵转速的调节。

电动给水泵可根据速度调节单元的不同分为液力耦合器调速和变频调速两种。其中, 液力耦合器的能量传输介质为油, 驱动泵轮与涡轮之间通过油进行转速传递, 液力耦合器主要通过改变机构充油量来调节涡轮转速;相比其他技术, 变频调速更加先进, 其原理是改变电动机供电电源的电压值和频率值, 从而调节异步电动机的转速, 变频调速系统在接收到给水系统的调节信号后, 可通过调整电源电压和频率值来满足系统对电动机转速的要求。

2 300 MW汽轮机组给水泵的变频调速方案

液力偶合器调速与变频调速的最大区别在于系统结构, 使用液力偶合器调速必须采用单台液力偶合器调节单台给水泵;当使用变频器调速时, 使用1台变频器便可实现对2台100%额定容量的给水泵或3台50%额定容量的给水泵的变频调速和软启动功能, 且系统结构更加简化。

2.1 一拖三循环软启动变频调速方案

300 MW汽轮机组通常需要配置3台50%额定容量的电动给水泵, 并采用两用一备的设备运行方式。3台电动给水泵的软启动和变频调速均通过1台变频器实现, 即一拖三循环软启动变频调速系统。采用一拖三的方式, 仅使用1台变频器即可控制3台电动给水泵, 提高了变频器的利用效率, 同时, 实现了给水泵电机的软启动和变频调速。采用一拖三的方式运行时, 当锅炉机组滑启或机组负荷降至额定负荷的50%以下时, 只需要投入1台给水泵并采用变频调速的方式运行;当锅炉机组负荷达到额定负荷的50%以上时, 需要投入2台给水泵, 其中一台为工频运行方式, 且所带的固定流量由锅炉机组的汽包压力、汽包水位到给水泵水柱高度和管道阻力共同决定, 另外一台选择变频运行方式, 主要负责调解给水流量, 从而控制锅炉水位。

2.2 工频、变频的同步切换

实现1台变频器控制3台供水泵软启动和变频调速的关键技术是工频、变频的同步切换。只有在同步切换的前提下, 才能确保锅炉机组运行过程中供水的连续性。处于变频调速工作状态的供水泵在向工频运行状态切换的过程中不能出现瞬间失电, 在实现切换的过程中不能先断开变频开关, 再合上工频开关。运行中的1#给水泵和1#给水泵工频电源可并列运行, 在完成工频电源合闸后再进行变频电源分闸。在此过程中, 给水泵实现了从变频运行状态到工频运行状态的不停电切换。此外, 实现同步切换必须使用PLC控制器和同步切换系统。其中, 同步切换系统的主要功能是实现运行中的变频调速系统与工频电源系统的自动准同期操作, 并使两个系统的电压幅值相等、相序相同、频率差不超过0.5 Hz。同步切换软件检测到两个系统的相位差小于额定值后会发出控制指令, 控制对应节点闭合, 从而进行合闸操作, 并检测采集到的运行状态。当判断工频电源合闸成功后切除变频电源, 最终实现两个电源的平稳切换。

2.3 一定一并并列运行原理

通过1台定频运行给水泵与1台变频调速运行给水泵的并列运行保持给水扬程是可行的。300 MW汽轮机组给水泵的调节主要是在保持汽包压力一定, 同时, 保持在主给水调节门全开的条件下对给水泵进行速度调节, 从而控制给水泵的给水量, 实现对锅炉汽包水位的控制。当锅炉处于启动过程和机组负荷降至额定负荷的50%以下时, 只需投入1台给水泵变频运行即可满足供水要求;当锅炉机组负荷达到额定负荷的50%以上时, 单台给水泵无法满足供水要求, 需要再启动1台给水泵——原先变频运行的给水泵需要切换到工频状态, 维持固定给水流量和扬程;新启动的给水泵通过变频器软启动并投入到变频运行状态, 继续调节流量, 从而调节锅炉水位。

相关工作人员需要按照以下原则考虑运行中的2台供水泵: (1) 工频运行的给水泵应在最佳工作点保持固定的给水量, 工频定速运行的给水泵特性曲线和扬程曲线的交点即工频给水泵运行的最佳工作点, 此点对应着工频给水泵的流量值; (2) 变频给水泵需要根据工作点调节流量, 同理, 通过变频调速给水泵的特性曲线和运行扬程曲线的交点可确定变频调速给水泵的工作点, 此点对应着变频给水泵的流量值。2台给水泵流量值之和即锅炉给水总流量。

2.4 一拖三循环软启动变频调速水泵的特点

使用变频器实现电动给水泵的软启动和变频调试具有诸多优点, 主要包括以下6方面: (1) 给水泵电机实现了变频启动, 大大降低了电机的启动电流, 缩短了电机从启动到稳定运行的时间, 减小了电机启动对配电网设备的冲击; (2) 运行中的给水泵电机可实现无极调速, 调速精度可控制在0.01 Hz以内, 调速过程中不会发生丢转现象; (3) 采用变频器后电机的运行效率可以达到98%, 同时, 提高了电动机运行的功率因数, 降低了损耗, 节约了电能; (4) 变频器具有通讯接口, 可通过工业网络接入DCS系统, 实现供水泵电机的启停、闭锁、联锁、开闭环、手自动选择等自控功能; (5) 变频器自身配置的保护功能完善, 能自动检测过电流、过电压、欠电压、单相接地、过载、电机温度高、冷却风机故障停机等故障信号, 从而起到保护电机的作用; (6) 变频器的使用寿命长, 投入运行后发生故障的概率较低, 后期基本不需要进行额外的检修和维护工作。

3 结束语

变频调速作为技术成熟的先进电机调速技术, 在工业生产中得到了非常广泛的应用, 使用变频器实现大电机的软启动和变频调速能提高电机运行的可靠性、稳定性和经济性。目前, 火力发电厂使用的大电机基本都采用了变频调速系统, 特别是选择变频器实现了锅炉主供水泵电机的一拖三运行后, 大大提高了锅炉给水泵的运行效率, 此方案是锅炉供水的最佳选择。

笔者结合实际工作经验, 介绍了汽轮机锅炉变频调速系统的结构和调速方式, 以期推动热电厂锅炉给水系统节能运行的发展, 降低热电厂的生产能耗, 为企业赢得更大的经济效益和社会效益。

摘要：分析了循环软启动变频调速在300 MW汽轮机组给水泵上的具体应用, 重点介绍了一拖三循环软启动变频调速系统结构下实现给水泵电机软启动和变频调速的运行方式。通过对比, 总结了采用变频器进行给水泵电机控制在经济性和稳定性等方面的优势, 以期促进该技术的应用和推广。

关键词：汽轮机,给水泵,锅炉,热电厂

参考文献

[1]吴春富, 江国栋, 黄金炼.基于变频器在热电厂给水泵的软启动变频调速设计[J].机电工程, 2004 (09) .

[2]覃皓.变频技术在高压给水系统中的应用分析[J].电子制作, 2014 (02) .

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