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　　利德華福HARSVERT高壓變頻器在包頭東華熱電給水泵上的應(yīng)用
　　
　　北京利德華福電氣技術(shù)有限公司供稿
　　
　　摘要：通過對(duì)機(jī)組電動(dòng)給水泵的變頻調(diào)速及其附屬設(shè)備的改造，完善了運(yùn)行工藝，節(jié)約了電能。
　　
　　關(guān)鍵詞：給水泵、前置泵液力偶合器、變頻調(diào)速系統(tǒng)、節(jié)能。
　　
　　一、變頻改造前現(xiàn)場(chǎng)情況介紹
　　
　　包頭東華熱電有限公司位于內(nèi)蒙古包頭市境內(nèi)，裝機(jī)2*300MW汽輪發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組配置三臺(tái)50%額定容量通過液力耦合器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)給水泵，給水泵組配有由給水泵電動(dòng)機(jī)同軸定速驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的前置泵。
　　
　　根據(jù)包頭東華熱電有限公司統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：1號(hào)機(jī)組、2號(hào)機(jī)組給水泵設(shè)計(jì)為3x50%額定容量電動(dòng)給水泵，配液力偶合器調(diào)速。2010年1號(hào)機(jī)組給水泵耗電量占發(fā)電量的2%，占發(fā)電廠用電率的23%，其耗電量是很大的。直接影響能源消耗及發(fā)電成本。因此對(duì)電動(dòng)給水泵的調(diào)速方式進(jìn)行優(yōu)化和改造，是十分必要的。
　　
　　本次擬對(duì)#1機(jī)組#1給水泵進(jìn)行變頻節(jié)能綜合升級(jí)技術(shù)改造，即前置泵技術(shù)改造、液力偶合器技術(shù)改造、高壓變頻器配套改造。
　　
　　為了進(jìn)一步適應(yīng)廠網(wǎng)分開、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的電力體制，節(jié)約能源，降低廠用電率，保護(hù)環(huán)境，簡化運(yùn)行方式，減少轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的磨損等，公司決定在發(fā)電機(jī)組給水泵上采用北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的高壓變頻器調(diào)速裝置。
　　
　　二、給水泵系統(tǒng)工況
　　
　　給水泵組設(shè)備技術(shù)參數(shù)：
　　
　　表一前置泵參數(shù)

型號(hào)	SQ250-560	揚(yáng)程	103m
軸功率	110KW	流量	553.6 m3/h
額定轉(zhuǎn)速	1490rpm	進(jìn)水壓力	0.65MPa
必需汽蝕余量		進(jìn)水溫度	165℃
出水壓力	1.1MPa	生產(chǎn)廠家

型號(hào)	YKS5400-4	額定轉(zhuǎn)速	1491rpm
額定功率	5400KW	功率因數(shù)	0.85
額定電壓	6KV	冷卻方式	水-空氣
額定電流	599A	空載電流

型    號(hào)	GCH104A-47	調(diào)速范圍	20%～97%
額定輸入轉(zhuǎn)速	1490rpm	額定滑差	2.4
額定輸出轉(zhuǎn)速	1310-5239rpm
額定輸出功率	5400KW	生產(chǎn)廠家

型號(hào)	CHTC5	揚(yáng)程	2067m
流量	563.8m3/h	進(jìn)水溫度	165℃
軸功率	5400KW	進(jìn)水壓力	1.1MPa
額定轉(zhuǎn)速	5239rpm
出口壓力	19.896MPa	生產(chǎn)廠家	上海凱士比泵有限公司

　　三、變頻改造方案簡介
　　
　　本次改造主要涉及以下幾方面：系統(tǒng)主回路控制方案、前置泵，液耦及供油系統(tǒng)改造方案。我們將相關(guān)環(huán)節(jié)介紹如下：
　　
　　3.1系統(tǒng)主回路控制方案
　　
　　基本原理：它是由3個(gè)高壓真空斷路器QF1,QF2及QF3組成（見下圖）。要求QF1、QF2不能和QF3同時(shí)閉合,在電氣上實(shí)現(xiàn)互鎖。變頻運(yùn)行時(shí)，QF1和QF2閉合，QF3斷開；工頻
　　
　　運(yùn)行時(shí)，QF3閉合，QF1和QF2斷開。
　　
　　3.2相關(guān)設(shè)備改造方案
　　
　　3.2.1前置泵方案
　　
　　前置泵與電機(jī)是同軸相連，所以在變頻改造后，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，前置泵的轉(zhuǎn)速也會(huì)相應(yīng)的變化，從而會(huì)引起前置泵出口壓力,流量的變化，有可能會(huì)因?yàn)閴毫?，流量變化而?dǎo)致給水泵發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。
　　
　　針對(duì)上述問題，利德華福公司通過認(rèn)真研究給出如下解決方案：
　　
　　表五給水泵組各個(gè)負(fù)荷下對(duì)應(yīng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)
　　

機(jī)組負(fù)荷(MW)	流量(m3/h)	給水泵電流(A)	給水泵入口壓力 （前置泵出口）（MPa）	給水泵出口壓力 （MPa）
50	256.45	208.96	1.5	7.54
100	317	277.7	1.4	12.1
150	435	339	1.4	13
200	520	436	1.65	14.65
250	554	527	1.8	16.21

       泵特性曲線圖如下所示：
　　　　經(jīng)過初步計(jì)算，參數(shù)如下：
　　
　　50MW負(fù)荷下，給水泵轉(zhuǎn)速約3000rpm，前置泵揚(yáng)程約30m，給水泵所需的必須氣蝕余量約8m，故有足夠的安全余量。
　　
　　100MW負(fù)荷下，給水泵轉(zhuǎn)速約3800rpm，前置泵揚(yáng)程約50m，給水泵所需的必須氣蝕余量約15m，故有足夠的安全余量。
　　
　　即前置泵仍保持由原電機(jī)驅(qū)動(dòng)，隨電機(jī)一同變速運(yùn)行。建議變頻運(yùn)行時(shí)給水泵zui低轉(zhuǎn)速設(shè)置為3000rpm。
　　
　　3.2.2液耦及油系統(tǒng)改造方案
　　
　　現(xiàn)場(chǎng)液力耦合器，主要由兩部分組成，一是增速齒輪，這一部分的作用是把電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，升高至滿足給水泵額定工況的運(yùn)行轉(zhuǎn)速；一是泵輪、渦輪、勺管、和循環(huán)油系統(tǒng)，其作用是通過勺管調(diào)節(jié)循環(huán)油，改變偶合器內(nèi)的充油量，從而調(diào)節(jié)渦輪轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速的無極調(diào)速。
　　
　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況，具體改造方案如下：
　　
　　（1）不拆除液耦，變頻運(yùn)行時(shí)，把液耦位置開到zui大，液耦相當(dāng)于一個(gè)聯(lián)軸器的作用。
　　
　?。?）由于主油泵與電機(jī)同軸，采用變頻調(diào)速后，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低后，油泵油壓、油量不足，油泵要求潤滑油壓力不低于0.25MPa，潤滑油量不低于360L/min；工作油壓力不低于0.25MPa，所以為滿足油泵供油，單獨(dú)配置油站。拆除原液耦主油泵，具體內(nèi)容包括油站的油管路改造，油站的基礎(chǔ)制作、安裝，油管路的連接液力耦合器主油泵葉輪拆除及改造。
　　
　?。?）配置油站：三臺(tái)油泵（含驅(qū)動(dòng)電機(jī)），兩用一備，運(yùn)行泵故障跳閘，連鎖備用泵啟動(dòng)。流量1200升/分鐘，壓力：0.40兆帕，功率：4級(jí)22千瓦，口徑：80。油站配置符合油泵電機(jī)容量及控制要求的電氣控制箱3臺(tái)，用于實(shí)現(xiàn)油箱，油溫、油壓，油量檢測(cè)等，檢測(cè)信號(hào)能輸出4-20mA信號(hào)。
　　
　?。?）當(dāng)變頻器故障或檢修時(shí)，通過變頻器旁路切換到工頻運(yùn)行。此時(shí)還是沿用原來的運(yùn)行方式，用液耦調(diào)速。
　　
　　
　　四、變頻裝置改造前后數(shù)據(jù)對(duì)比及效益分析
　　
　　當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)，可以按需要升降電機(jī)轉(zhuǎn)速，改變水泵的性能曲線，使水泵的額定參數(shù)滿足工藝要求。
　　
　　假如轉(zhuǎn)速降低一半，即：n2/n1=1/2，則P2/P1=1/8，可見降低轉(zhuǎn)速能大大降低軸功率達(dá)到節(jié)能的目的。從上圖中可以看出：當(dāng)轉(zhuǎn)速由n1降為n2時(shí)，水泵的額定工作參數(shù)Q、H、P都降低了。但從效率曲線η-Q看，Q2點(diǎn)的效率值與Q1點(diǎn)的效率值基本是一樣的。也就是說當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，額定工作參數(shù)相應(yīng)降低，但效率不會(huì)降低，有時(shí)甚至?xí)岣?。因此在滿足操作要求的前提下，水泵仍能在同樣甚至更高的效率下工作。
　　
　　以下節(jié)能報(bào)告為用戶方出具的運(yùn)行節(jié)能報(bào)告：
　　
　　2012年全年投運(yùn)給水泵變頻的話，給水泵變頻全年單機(jī)節(jié)電量是792.3345萬千瓦時(shí)，可降低發(fā)電廠用電率0.53%，綜合廠用電率0.26%。全年可創(chuàng)造收益792.3345×0.3109=246.34萬元。按去年給水泵全年耗電量2953.28萬千瓦時(shí)計(jì)算，節(jié)能效果達(dá)會(huì)達(dá)到26.8%。
　　
　　五、結(jié)束語
　　
　　高壓變頻裝置自投運(yùn)后，運(yùn)行良好，節(jié)能效果明顯，采用變頻調(diào)速后，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動(dòng)，減少了啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊,延長電機(jī)的壽命，也減少了管道的振動(dòng)與磨損；總之，HARSVERT-VA型高壓變頻器在包頭東華熱電機(jī)組給水泵系統(tǒng)的變頻調(diào)速改造中的應(yīng)用是相當(dāng)成功的。