王貞兵(中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力建設(shè)一公司工作,山西大同 037043)

高壓變頻技術(shù)在660MW超臨界機(jī)組電動給水泵的應(yīng)用

王貞兵(中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力建設(shè)一公司工作,山西大同 037043)

通過對高壓變頻技術(shù)在660MW超臨界機(jī)組電動給水泵的應(yīng)用觀測與分析,闡明了火力發(fā)電廠實施高壓變頻電動給水泵拖動,可以使電動給水泵系統(tǒng)運行效率工作在最佳區(qū)域,從而達(dá)到降低廠用電率、減少啟動電流及對設(shè)備的沖擊、改善作業(yè)環(huán)境,低碳、節(jié)能和減排的作用。

高壓變頻 660MW超臨界機(jī)組 電動給水泵

1 概述

發(fā)電廠電動給水泵系統(tǒng)是必須配置的輔屬系統(tǒng),其耗電率高,廠用電率占比較高,對上網(wǎng)電量影響較大。因此,其驅(qū)動和控制方式一直是研究和改進(jìn)內(nèi)容。

某發(fā)電廠2×660MW超臨界直接空冷凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組,每臺機(jī)組配備3臺35%容量的液力耦合器調(diào)速電動給水泵。2013年6月將#2機(jī)組改為兩臺50%的變頻調(diào)速給水泵,由增速齒輪來增加給水泵轉(zhuǎn)速,并保留原來的一臺35%的給水泵作為備用。

表1 1號機(jī)組給水泵(液偶)工況計算匯總表

2 系統(tǒng)改造和應(yīng)用情況

表2 2號機(jī)組給水泵(變頻)工況計算匯總表

表3

表4

原設(shè)計給水泵配置是主泵+液力偶合器+電機(jī)+前置泵,改造后給水泵配置是主泵+齒輪箱+電機(jī)和10kV、16000kVA變頻器。

2.1 原給水泵配置情況及分析

2.1.1 改造前給水泵運行情況及分析(尚未實施改造的1號機(jī)組)

采集1號機(jī)組100%、75%、50%負(fù)荷穩(wěn)定運行工況的數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)全部取自現(xiàn)場DCS、10kV開關(guān)綜保),對前置泵、主泵、偶合器、電機(jī)等進(jìn)行效率分析,基于3臺泵組運行數(shù)據(jù)非常接近,為便于計算,取平均值統(tǒng)一計算,主泵效率計算采用了熱力學(xué)方法,只與泵出、入口給水的溫度、壓力有關(guān),不需要測量流量、軸功率等。

通過給水泵、偶合器等機(jī)械負(fù)載軸功率計算得到的電功率與通過電氣拖動輸入測量得到的電功率數(shù)值偏差很小,表明現(xiàn)場測點較為準(zhǔn)確,計算方法得當(dāng),計算結(jié)果合理,具體數(shù)據(jù)見表1。給水泵與其他輔機(jī)不同,其耗電率與機(jī)組負(fù)荷系數(shù)變化趨勢相同,機(jī)組負(fù)荷越高,給水泵耗電率也越高。從表中發(fā)現(xiàn),耗電率高的主要問題在于主泵效率和偶合器效率均偏低。

2.1.2 存在問題

運行數(shù)據(jù)表明給水泵設(shè)計揚程過高,導(dǎo)致給水泵不能在高效區(qū)工作,直接降低了給水泵運行效率,而且給水泵運行轉(zhuǎn)速低,使偶合器的轉(zhuǎn)差率增大,也降低了偶合器的運行效率。由于給水泵為3×35%BMCR容量配置,機(jī)組在中高負(fù)荷時,需要運行3臺給水泵,導(dǎo)致運行給水泵余量較大,也會導(dǎo)致泵組效率的降低。

2.2 改造方案及改造后運行情況

2.2.1 改造方案及配置

變頻改造首先在2號機(jī)組實施,將2A、2C兩臺給水泵從35%BMCR容量變?yōu)?0%TRL容量,拆除液力偶合器,電機(jī)通過增速齒輪箱驅(qū)動給水泵,前置泵另設(shè)電機(jī)直接驅(qū)動,由于設(shè)備容量增大,給水泵、前置泵、電機(jī)、閥門等都進(jìn)行了更換,低壓、中壓、部分高壓給水管道也進(jìn)行了更換,保留2B給水泵作為備用泵。

2.2.2 改造后運行情況

與1號機(jī)組相同,采集2號機(jī)組在100%、75%、50%負(fù)荷穩(wěn)定工況數(shù)據(jù)進(jìn)行計算見表2。

2.3 改造前后經(jīng)濟(jì)性對比分析

2.3.1 設(shè)備能耗對比分析

根據(jù)表1、表2中的分析,可以得出在5500利用小時相同運行模式下,2號機(jī)組較1號機(jī)組給水泵耗電率低1．21%,其中調(diào)速系統(tǒng)占1．07%,是主要因素,由于1號機(jī)組采取了低負(fù)荷停運第3臺給水泵的措施,泵平均效率基本相當(dāng),其他大約還有0．1%的耗電率降低值。

液力偶合器控制給水泵出力存在最大的缺點就是給水響應(yīng)非線性,在機(jī)組調(diào)峰過程中有很大一部分時間工作在低效區(qū),而變頻器在這方面有著獨特的優(yōu)點,輸出功率與電機(jī)的軸功率幾乎全程相等。這是由于水泵/電機(jī)/變頻器三者的效率有交集最佳區(qū)間,軟件始終會命令變頻器自身始終在這最佳的效率區(qū)間運行從而使系統(tǒng)發(fā)揮最大的效率,并使得技改達(dá)到最佳的節(jié)電效果。

變頻調(diào)速和液力耦合器調(diào)速的綜合技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較如下:(見表3)。

改造前后調(diào)速效率對比:(見表4)。

2.3.2 經(jīng)濟(jì)效益

改造前給水泵耗電率3．86%,改造后給水泵電耗2．65%,年度節(jié)電超過8000萬度,折合標(biāo)煤約2．4萬噸,產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語

通過16000KVA高壓變頻及齒輪箱來調(diào)節(jié)電動給水泵流量,可以提高在不同負(fù)荷變化的情況下,給水泵系統(tǒng)的效率,克服通過液力耦合器調(diào)節(jié)的所帶來的效率偏低、耗電量大的缺陷。

降低了大容量電機(jī)啟動時對廠用電系統(tǒng)的沖擊,改造前給水泵啟動時的啟動電流1003A,改造后啟動電流降低16倍,減少了起動時對設(shè)備的沖擊力,降低了對設(shè)備的損害,延長了設(shè)備使用壽命。

為火力發(fā)電廠大容量、高參數(shù)機(jī)組,使用變頻給水泵技術(shù)提供借鑒經(jīng)驗。同時此變頻給水改造在熱控調(diào)節(jié)方面的控制策略為國內(nèi)600MW等級超臨界機(jī)組進(jìn)行給水系統(tǒng)變頻改造提供了一個成功范例,必將對火力發(fā)電企業(yè)變頻節(jié)能技術(shù)的運用起到促進(jìn)作用。

based on the high voltage frequency conversion technology in the application of electric feed water pump of 660 mw supercritical unit observation and analysis, expounds the implementation of high voltage frequency conversion electric feed water pump drive power plant, can make the electric feed water pump system efficiency work in the best area, so as to reduce the service-power consumption rate, reduce the starting current and the impact on the equipment, and improve the working environment, low carbon, energy saving and emission reduction.

high voltage frequency converter 660 mw supercritical unit water pump

王貞兵(1971—),男,太原科技大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè),工程師,現(xiàn)在中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力建設(shè)一公司工作。