荊永昌， 袁 波， 郭 雷

（1.北京京橋熱電有限責(zé)任公司，北京100069；2.三河發(fā)電有限責(zé)任公司，河北三河065201；3.河南省電力公司新鄉(xiāng)供電公司，河南新鄉(xiāng)453002）

某廠300 MW亞臨界一次中間再熱采暖抽汽凝汽式汽輪機(jī)組，配置凝結(jié)水泵3臺，其中三號凝結(jié)泵采用變頻調(diào)速，另外兩臺為定速泵。由沈陽水泵股份有限公司生產(chǎn)，配套電機(jī)由湘潭電機(jī)廠生產(chǎn)。機(jī)組正常運(yùn)行工況下兩臺凝泵運(yùn)行，1臺備用，設(shè)備規(guī)范如表1所示。非采暖期2臺運(yùn)行，1臺備用；采暖期1臺運(yùn)行，2臺備用。后改造為其中2臺變頻，1臺定速。正常運(yùn)行中2臺變頻泵運(yùn)行，1臺備用。1號和3號凝泵電機(jī)采用西門子（上海）電氣傳動設(shè)備有限公司生產(chǎn)的大型傳動－羅賓康高壓變頻器定速泵為額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，靠變頻器進(jìn)行調(diào)速，以適應(yīng)凝結(jié)水流量的變化。凝結(jié)水經(jīng)軸封冷卻器和4級低壓加熱器后進(jìn)入除氧器。凝結(jié)水管道上設(shè)全容量及30%容量兩套凝結(jié)水量調(diào)節(jié)閥，用于啟動及正常運(yùn)行的水量調(diào)節(jié)。3、4號低壓加熱器均采用電動閥的小旁路系統(tǒng)，1、2號組合式低壓加熱器采用電動閥大旁路系統(tǒng)。

表1 凝結(jié)水變頻泵參數(shù)

1 變頻調(diào)速裝置的原理

變頻調(diào)速的基本原理是：三相交流異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與電機(jī)的輸入頻率成正比[1]；因此，對于一臺電機(jī)來說，通過改變它的運(yùn)行頻率就可以改變它的轉(zhuǎn)速。接線方式如圖1所示。

圖1 凝泵電機(jī)接線

對于離心式水泵來說，由流體力學(xué)可知，其轉(zhuǎn)速n與流量Q、揚(yáng)程H以及軸功率P的關(guān)系為：

式中，Q1，H1，P1，Q2，H2，P2，Q3，H3，P3分別為水泵在n1，n2，n3轉(zhuǎn)速時的流量、揚(yáng)程、軸功率。由公式（1）～（3）可知：水泵的流量與轉(zhuǎn)速成正比，揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比；因此，在滿足生產(chǎn)要求的前提下，適當(dāng)降低流量，保證一定的揚(yáng)程，可以獲得可觀的節(jié)能效果，節(jié)能效果特別明顯[2]。

變頻調(diào)速原理如圖2所示。凝結(jié)水泵在轉(zhuǎn)速分別為n1，n2，n3，時，性能曲線（Q－H 曲線）為一組近似平行的曲線，n2＞n1＞n3，隨著轉(zhuǎn)速的降低，揚(yáng)程下降。每條性能曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)為該轉(zhuǎn)速下的實(shí)際工況點(diǎn)[3]。

圖2 變頻泵性能曲線

2 變頻調(diào)速方案改造后控制策略的改進(jìn)

2.1 變速范圍的確定

當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到一定程度后，最大揚(yáng)程與管路靜壓力相等，已經(jīng)無法克服管路阻力，流量為零，此時的轉(zhuǎn)速在理論上是變速調(diào)節(jié)的下限轉(zhuǎn)速[4－5]。實(shí)際上，水泵轉(zhuǎn)速過小時，效率急劇下降；電機(jī)輸出功率過度偏移額定功率或者變頻后工作頻率過度偏移額定工作頻率，都會使電機(jī)效率下降過快；因此，變頻調(diào)速只適合于一定的轉(zhuǎn)速范圍?？紤]到凝結(jié)水母管壓力并根據(jù)相似原理確定某廠凝泵變頻調(diào)節(jié)范圍為65%～100%。

2.2 除氧器液位控制

重新設(shè)計(jì)1套凝結(jié)水泵變頻自動控制除氧器水位邏輯。正常運(yùn)行時除氧器上水調(diào)整門為手動、凝結(jié)水泵變頻控制投自動調(diào)節(jié)除氧器水位在正常范圍內(nèi)，運(yùn)行人員手動調(diào)節(jié)除氧器上水調(diào)門保持凝泵出口壓力不低于1.2 MPa。

2.3 控制聯(lián)鎖介紹

原運(yùn)行方式為2臺工頻運(yùn)行1臺備用，當(dāng)1臺泵跳閘時備用泵自動聯(lián)鎖啟動，基本是無擾切換，當(dāng)凝結(jié)水壓力低報(bào)時聯(lián)鎖啟動備用泵（定值為1.2 MPa）。經(jīng)過變頻改造后控制聯(lián)鎖更改為當(dāng)1臺變頻泵跳閘，備用工頻泵聯(lián)鎖啟動同時另1臺變頻泵自動將轉(zhuǎn)速指令加至100%，這時需要運(yùn)行人員迅速關(guān)小除氧器上水調(diào)門保證除氧器水位正常范圍，同時取消凝結(jié)水母管壓力低聯(lián)啟備用泵邏輯。

3 日常操作介紹

3.1 工頻泵定期啟動試驗(yàn)

每月進(jìn)行1次工頻泵啟動試驗(yàn)，運(yùn)行10 min，保證良好備用。因3臺泵同時運(yùn)行時流量過大，所以試驗(yàn)負(fù)荷要求在200 MW以上。具體操作過程為在工頻泵啟動前將2個變頻泵指令加到100%，除氧器水位調(diào)節(jié)穩(wěn)定后啟動備用工頻泵，正常運(yùn)行10 min后停止。

操作過程中由于凝結(jié)水壓力變化過大，應(yīng)注意低壓軸封溫度變化。

3.2 變頻凝泵電機(jī)測絕緣

在變頻凝泵電機(jī)測絕緣分為2步。① 電機(jī)測絕緣。電機(jī)測絕緣時應(yīng)將變頻器切至旁路狀態(tài)，即斷開QS2合入QS3，從高壓開關(guān)負(fù)荷側(cè)測即可。②變頻器隔離變測絕緣。變頻器隔離變測絕緣需解掉衰減電阻，測隔離變輸入側(cè)絕緣，禁止對變頻器輸出端測絕緣。

3.3 變頻器啟停操作注意事項(xiàng)

變頻器共有3路電源：不停電電源（Uninterrupted Power Supply，UPS）、風(fēng)扇電源、控制電源。風(fēng)扇電源及控制電源均取自相應(yīng)的380 V汽輪機(jī)電動馬達(dá)控制中心（Motor Control Center，MCC）。（1）先送380 V控制電源。

（2）送電前確認(rèn)應(yīng)該合上旁路柜上QS1和QS2（如圖1所示），同時確認(rèn)QS3處于斷開位置。

（3）注意變頻器運(yùn)行中禁止將開關(guān)放在“Local”。

（4）停機(jī)步驟順序：從遠(yuǎn)方發(fā)出停機(jī)指令，變頻器正常停機(jī)，若用“Emergency（急停）”按鈕停變頻器，變頻器停機(jī)的同時將跳高壓；按UPS停止按鈕（和啟動按鈕為同一按鈕）；停380 V控制電；6 k V高壓停電15 min后方可打開高壓柜門。

4 建 議

（1）將除氧器上水調(diào)門投入自動，減少運(yùn)行人員操作量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能最大化。目前機(jī)組負(fù)荷變化頻繁，為維持凝結(jié)水母管壓力在1.2 MPa，運(yùn)行人員手動操作量大，建議將除氧器上水調(diào)門根據(jù)不同負(fù)荷下不同的開度曲線投入自動，同時也可實(shí)現(xiàn)節(jié)能最大化。

（2）建議將凝結(jié)水母管壓力低定值改為0.8 MPa，在凝結(jié)水母管壓力低報(bào)時聯(lián)啟備用泵，保證除氧器水位。

（3）建議在冬季供熱期間，只保留1臺變頻泵運(yùn)行。

[1] 郭立君，何 川.泵與風(fēng)機(jī)[M].北京：中國電力出版社，2004.

[2] 趙洪華.12 MW凝泵變頻改造淺析[J].山西建筑，2009（1）：202－203.

[3] 孫宏雁.高壓變頻技術(shù)在生產(chǎn)用水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].一重技術(shù)，2008（1）：72－73.

[4] 張應(yīng)田，王建軍.高壓變頻技術(shù)在300 MW機(jī)組凝結(jié)水泵上的應(yīng)用[J].山西電力，2008（10）：12－15.

[5] 徐寶仁.變頻調(diào)速泵特性與節(jié)能的探討[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，2008（6）：3l－33.