田粒卜，陳 鵬，史源平，趙翠儉

（1.石家莊學院 物理與電氣信息工程學院，河北 石家莊 050035；2.河北省電力勘測設計研究院，河北 石家莊 050031）

電廠供油泵控制系統(tǒng)的變頻改造

田粒卜1，陳 鵬2，史源平1，趙翠儉1

（1.石家莊學院 物理與電氣信息工程學院，河北 石家莊 050035；2.河北省電力勘測設計研究院，河北 石家莊 050031）

供油泵是電廠中重要的電力設備，能耗較大.在實際生產中，由于其長時間全壓工頻的運行方式，造成能源的浪費，并加劇了泵的磨損.通過引入變頻器，對供油泵控制系統(tǒng)進行設計改造，利用變頻器本身的軟啟動特性，有效減少系統(tǒng)啟動時輸油泵機組的機械沖擊，摩損和噪音，延長輸油泵機組的使用壽命.利用變頻特性有效改善了對電機的供電質量，提高了功率因數(shù)，從而最大限度提高了電機的效率.實際運行表明，改造后的系統(tǒng)既實現(xiàn)了供油穩(wěn)定、節(jié)約能源的目的，又提高了供油的質量，降低了設備的運行成本.

供油泵；PLC；變頻器；節(jié)能

0 引言

某電廠安裝了2×300 MW機組，3臺燃油供油泵，電源分別取自輔助公用PC 01A（1#）和01B（2#/3#）段，通過框架式斷路器直接啟動.正常運行時1臺泵長期全壓運行，兩臺泵備用.通過調整油泵再循環(huán)門及管路的大循環(huán)門的開度，使供油母管壓力保持在2.8-3.2 MPa，小于2.8 MPa時延時2 s啟動備泵以保持壓力.這種工況造成再循環(huán)調節(jié)門和爐前回油調節(jié)門前后壓差較大，不但因為節(jié)流和不必要的大循環(huán)流量而消耗電能，而且由于泵長期運轉而增加了泵的磨損，減少了設備的可靠性[1].因此，有必要對供油泵控制系統(tǒng)進行改造.

1 改造前的燃油系統(tǒng)

1.1 燃油系統(tǒng)介紹

燃油系統(tǒng)（如圖1所示）由油罐、卸油泵、供油泵、濾油器以及污油池等組成，油罐中的油經過細網濾油器進入供油泵，油泵房中有3臺供油泵并聯(lián)，每臺供油泵都由電機直接控制啟停，在PLC軟件組態(tài)上，每處管道都有壓力及流量顯示，濾油器兩端設置壓差報警，供油泵及電機的參數(shù)見表1.

3臺供油泵均可以手動啟?；蛘呗?lián)鎖啟動，以#1供油泵為例，聯(lián)鎖啟動條件滿足以下兩個條件之一即可.

1）#1供油泵聯(lián)鎖投入，且#2、#3供油泵運行狀態(tài)全部消失，聯(lián)啟#1供油泵；

圖1 燃油系統(tǒng)結構圖

2）#1供油泵聯(lián)鎖投入，且#2、#3供油泵中至少有1臺運行60 s后，供油母管壓力低（<2.8 MPa）延時2 s，聯(lián)啟#1供油泵.

1.2 系統(tǒng)存在的主要問題

采用上述結構控制的3臺供油泵，屬于“一拖二”模式，1臺全壓長期運行，另外兩臺是備用狀態(tài).在實際中，只要有1臺機組正常運行，即使不需要加入助燃油或者只需要少量的助燃油時，供油系統(tǒng)也必須處于全壓工作狀態(tài)，以保證油槍使用時，能迅速、穩(wěn)定的提供燃油，同時滿足油壓要求[2].這種情況不僅造成了能源的浪費，也加劇了泵的磨損.

表1 供油泵及電機的技術參數(shù)

2 改造方案

引入變頻器，利用它的調頻功能，實時控制電機的轉速；同時，變頻器的內部濾波電容可以對系統(tǒng)的功率因數(shù)進行補償；而變頻器固有的軟啟動能力，可以減少電機的起動電流，做到起動電流從零開始，逐漸增加，但最大也不會超過電機的額定電流，從而減少了電機起動時對電網的沖擊，延長電網中電力設備的使用壽命[3].

具體改造內容如下：

1）因正常時僅為1臺泵運行，且#1泵電源在輔助公用PC 01A段，#2，#3泵電源均在輔助公用PC 01B段，考慮供油泵的電源穩(wěn)定性，選取#3泵進行變頻改造.

2）#3供油泵為正常運行時的供油泵，通過供油母管壓力信號來自動調節(jié)電源頻率以保持供油母管的壓力，當#3泵電源頻率為50 Hz時還不能滿足母管壓力則其他泵按熱工邏輯聯(lián)起.

3）在燃油泵房的MCC配電間增加變頻柜一面，配置ABB變頻器，工頻、變頻切換回路等.原電機電源在MCC配電間的電纜溝內斷開，電源側引至變頻柜做為變頻器電源，再從變頻柜增加1段電纜與電機側電纜連接作為電機的電源.供油母管壓力信號及變頻柜的控制信號均通過屏蔽電纜取自燃油泵房熱工的遠程I/O站，以通信方式與PLC系統(tǒng)相連.

3 改造后的燃油系統(tǒng)

3.1 變頻線路簡述

為降低燃油循環(huán)的耗電率，對#3供油泵進行變頻改造，變頻調速裝置布置在燃油泵房配電室內.其原理性框圖如圖2所示.

圖2 變頻框圖

圖3 變頻控制線路圖

改造框架中，Q0為380 V配電開關，Q1為變頻器柜內電源開關，kM1，kM2為接觸器，F(xiàn)R1為熱繼電器.當KM2閉合時表示 “變頻運行”；當KM1閉合時表示“工頻運行”；變頻位和工頻位之間的閉鎖由KM1，KM2的輔助接點電氣閉鎖來保證.

3.2 硬件控制線路

遠方、就地由SA1進行選擇，變頻位和工頻位由SA2選擇開關來實現(xiàn).只要SA2選擇變頻時，不管選擇方式在就地還是遠方、手動還是自動，電機均為變頻運行；只有當SA2選擇工頻且SA1選擇就地時，在就地啟動手動按鈕SB3可實現(xiàn)工頻運行.具體的控制線路如圖3所示.

3.3 邏輯改造內容

引入變頻器后，配合其工作特點，PLC的組態(tài)邏輯進行相應的變動. 1）增加變頻器重故障、輕故障的報警信號，增加變頻變壓器超溫以及油泵變頻器風扇故障的報警信號. 2）改動供油泵啟動邏輯，當供油泵工作在變頻方式時，為了保護設備和油泵軸承，油泵啟動后設置最小轉速（下限）200 rpm.

啟動方式不變，既可手動啟動也可接收聯(lián)鎖啟動的啟動指令.當啟動條件滿足后，如果變頻器處于“工頻位”，油泵啟動后處于工頻方式，轉速處于原高轉速；如果變頻器處于“變頻位”，還必須有“無輕故障”條件，才會發(fā)出閉合供油泵380 V開關指令，此時380 V開關閉合，但不表示油泵運行，還需要等待“變頻器準備好（ready OK）”信號（變頻器充電）到后再發(fā)出“啟動變頻器指令”，當變頻轉速大于最小轉速時，供油泵才算啟動完成，處于運行狀態(tài)[4].如果設備都正常，從380 V開關合上到“變頻器準備好（ready OK）”信號發(fā)出，大約1 s左右的時間.變頻器的“變頻位”與“工頻位”之間切換需靠人工完成.

3）供油泵順控停止邏輯不做修改，改造前和改造后步序不變.但驅動級停指令要斷開6 kV開關，同時發(fā)指令停變頻器.

4 改造效果

經過近半年的運行驗證，變頻改造減少了設備的運行磨損，降低了能量損耗，節(jié)約了成本.

1）原供油泵正常運行時頻率為50 Hz，電流為106 A.變頻器改造完成后正常運行時電機的頻率為45 Hz，電流為75 A.

2）改造后電機比原方式運行節(jié)約的電功率為：

依此推算，每年節(jié)約的電能為：

如每度電按0.43元計，則改造后每年可節(jié)約電費：0.43×149 817.6=67 417.9元.

5 結論

供油泵變頻調速是實現(xiàn)輸油系統(tǒng)節(jié)能的有效技術途徑，既實現(xiàn)了系統(tǒng)壓力恒定，保證了油槍噴油時供油的均勻與穩(wěn)定性，從而提高了鍋爐的燃燒性能與系統(tǒng)的穩(wěn)定，又解決了供油系統(tǒng)在不用或少用油時，因電機長期處于額定轉速而產生高額的能耗問題.不僅可以產生較大的直接經濟效益，同時還減少了輸油泵機組的機械沖擊，摩損和噪音，延長輸油泵機組的維護保養(yǎng)周期及使用壽命.

[1]米峰江，周好斌，鄧曉青，等.淺談某排污泵站的變頻技術改造[J].機電信息，2014，（3）：70-71.

[2]張偉.PLC控制變頻器在電廠中的應用[J].科技展望.2014，（11）：110-111.

[3]夏興國，潘小波.基于PLC和變頻器的恒壓變頻供水系統(tǒng)的改造與設計[J].廊坊師范學院學報（自然科學版）.2014，2（14）：46-48.

[4]李方園，鐘曉強.變頻器應用簡明教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

（責任編輯 鈕效鹍）

Frequency Conversion Renovation on Control System of Oil Feed Pump in Power Plant

TIAN Li-bo1，CHEN peng2，SHI Yuan-ping1，ZHAO Cui-jian1
（1.School of Physics&Electrical Information Engineering，Shijiazhuang University，Shijiazhuang，Heibei 050035，China；2.Institute of Hebei Electric Power Design&Research，Shijiazhuang，Hebei 050031，China）

Oil feed pump is an important power equipment in power plant；however，it has much higher energy consumption.In actual production，it operates with power frequency at full pressure for a long duration，which causes the waste of energy，and aggravates the wear of the pump.In this paper，frequency converter is introduced to renovate its control system.Due to the soft starting characteristic itself，the mechanical shock to the oil feed pump unit and the wear and noise can be reduced effectively when the system starts up.Thus，its service life can be prolonged.Besides，the power supply quality of motor is improved effectively because of the frequency conversion property，and the power factor is raised.Consequently，the efficiency of motor can be increased significantly.According to the practical operation performance，the purpose of steadily oil feeding and energy saving is achieved.Furthermore，oil feed quality is raised，and the operating cost is reduced as well.

oil feed pump；PLC；frequency converter；energy saving

TP391.41

：A

：1673-1972（2014）06-0020-04

2014-10-08

石家莊學院自然科學研究啟動基金（11QN005）

田粒卜（1981-），女，河北藁城人，講師，主要從事電氣控制研究.