萬(wàn)山

摘 要： 遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司2×300MW循環(huán)流化床機(jī)組給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為3×50%額定容量電動(dòng)給水泵組，兩運(yùn)一備，廠用電率高。通過(guò)對(duì)電動(dòng)給水泵組進(jìn)行變頻改造，結(jié)合液力耦合器的改造和邏輯保護(hù)的優(yōu)化，使該泵的耗電率大幅下降，提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床機(jī)組 電動(dòng)給水泵組 變頻改造 節(jié)能

中圖分類號(hào)：TK223 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2016）08-0285-01

引言

近年來(lái)，隨著電網(wǎng)容量的不斷增加，用電峰谷差也逐步增大，需要機(jī)組調(diào)峰幅度相應(yīng)增大。遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司2×300MW機(jī)組給水系統(tǒng)由3臺(tái)5200kW 50%額定容量電動(dòng)給水泵組（帶同軸前置泵）和給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成，在正常情況下，給水泵采用兩運(yùn)一備方式，主要采用液力偶合器調(diào)速。而作為我廠最大輔機(jī)設(shè)備的給水泵，雖然配備有液力耦合器調(diào)速，但是電機(jī)在固定轉(zhuǎn)速下隨著給水泵輸出轉(zhuǎn)速的降低，給水泵組的效率也逐漸降低，尤其在低谷調(diào)峰時(shí)給水泵效率更低，給水泵耗電率也一直居高不下，直接影響到全廠經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)和節(jié)能效益。因此，對(duì)電動(dòng)給水泵的調(diào)節(jié)方式進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)行變頻節(jié)能升級(jí)改造是十分必要的。

一、目前機(jī)組生產(chǎn)狀況和能耗情況

1.電動(dòng)給水泵組的組成

我廠電動(dòng)給水泵組的基本配置為：前置泵+電動(dòng)機(jī)+液力耦合器+主給水泵，由電動(dòng)機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)調(diào)速給水泵組一般均采用液力耦合器調(diào)速方式。在整個(gè)電動(dòng)給水泵組中，前置泵、電動(dòng)機(jī)及主給水泵的效率相對(duì)穩(wěn)定，但是液力耦合器存在較大的能耗，是導(dǎo)致液力耦合器效率低下的主要原因。

液力耦合器驅(qū)動(dòng)調(diào)速的電動(dòng)給水泵的節(jié)電潛力是很大的。給水泵的最大流量是按鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量的1.05～1.10計(jì)算的，液力耦合器是按給水泵最大流量配套的，這樣一來(lái)，即便在額定工況運(yùn)行，給水泵液力耦合器已經(jīng)偏離額定工況10%左右。表1中，2012年2號(hào)機(jī)組年平均負(fù)荷率分別為71.2%，由于負(fù)荷率較低2號(hào)機(jī)組給水泵液力耦合器勺管最大平均開(kāi)度為47.3%最小開(kāi)度為37.47%。液力耦合器最高效率點(diǎn)為其額定工況點(diǎn)，偏離額定工況效率明顯降低，這是調(diào)速型液力耦合器的最大弊端，2012年2號(hào)機(jī)組液力耦合器實(shí)際運(yùn)行效率分別為44%～35%。分別較額度工況點(diǎn)效率降低47%～57%，可見(jiàn)給水泵節(jié)電空間是很大的，進(jìn)行變頻節(jié)能改造是非常必要的。

2.主要生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)

遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司2號(hào)機(jī)組2012年主要生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分別為：

2號(hào)機(jī)組

1、年發(fā)電量： 127993.8 萬(wàn)千瓦小時(shí)

2、年供電量： 114247.2 萬(wàn)千瓦小時(shí)

3、年廠用電量： 13746.5 萬(wàn)千瓦小時(shí)

4、年給水泵耗電量： 3814.2 萬(wàn)千瓦小時(shí)

5、年運(yùn)行小時(shí)數(shù)： 5991.88 小時(shí)

6、年平均負(fù)荷率： 71.2 %

7、上網(wǎng)電價(jià)： 0.414 元/kwh

8、標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)： 690.9 元/噸

9、供電煤耗： 379.59 g/kwh

通過(guò)以上統(tǒng)計(jì)資料，可知2號(hào)機(jī)組給水泵年平均耗電量占發(fā)電量的2.8%，占發(fā)電廠用電率的28%，可見(jiàn)給水泵耗電量是很大的。

二、改造情況

液力耦合器驅(qū)動(dòng)調(diào)速的電動(dòng)給水泵是不能直接進(jìn)行變頻改造的。要想進(jìn)行變頻改造，首先必須解決液力耦合器的改造問(wèn)題，我廠采用將液力耦合器改造為工變頻切換型多功能液力耦合器。所謂工變頻切換型多功能液力耦合器，就是保留液力耦合器不動(dòng)，應(yīng)用泵輪調(diào)速法對(duì)液力耦合器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)進(jìn)行改造，使同一臺(tái)液力耦合器具有工頻定速輸入時(shí)是調(diào)速型液力耦合器；變頻調(diào)速輸入時(shí)是增速齒輪箱兩種運(yùn)行方式，且兩種運(yùn)行方式可以切換運(yùn)行的工變頻切換型多功能液力耦合器。實(shí)現(xiàn)這一改造后，液力耦合器具有了兩種功能，一是工頻運(yùn)行時(shí)的液力耦合器的調(diào)速功能（這是原來(lái)就有的），二是變頻調(diào)速運(yùn)行時(shí)的增速齒輪箱的輸出功能（這是改造后新增的）兩種功能可以互相切換。這一工變頻切換型液力耦合器，便于工變頻切換，方便靈活，安全可靠。有了上述功能，將A、B給水泵的兩臺(tái)液力耦合器改造成工變頻切換型多功能液力耦合器，增加與給水泵電動(dòng)機(jī)配套的高壓變頻器和相應(yīng)的隔離開(kāi)關(guān)，就可以實(shí)現(xiàn)A、B給水泵通過(guò)切換的變頻方案了。實(shí)現(xiàn)通過(guò)切換（耦合器調(diào)速方式也隨之相應(yīng)切換）的變頻運(yùn)行方式。既便于給水泵的定期切換運(yùn)行，又便于互相備用。正常運(yùn)行方式為變頻調(diào)速泵運(yùn)行，液力耦合器調(diào)速泵備用。

改造后，變頻調(diào)速是通過(guò)改變電源的頻率，用以改變異步電動(dòng)機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速而進(jìn)行調(diào)速的，變頻調(diào)節(jié)精度高，節(jié)能量大。液力耦合器的主油泵和工作油泵與電動(dòng)機(jī)為同軸布置，用變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速時(shí)同時(shí)將改變主油泵和工作油泵的出力，為了保證給水泵正常運(yùn)行的油壓，我們將給水泵耦合器里的主油泵和工作油泵拆除，將主油泵和工作油泵的出口管路切斷用鋼板將其密封堵死。并且在外面布置原系統(tǒng)出力的電動(dòng)主油泵和工作油泵，用以保證給水泵的運(yùn)行油壓，布置外置電動(dòng)油泵將液力耦合器的油箱底部開(kāi)孔將油引到電動(dòng)主油泵和工作油泵的入口，在原油系統(tǒng)管路上開(kāi)孔與外置電動(dòng)油泵出口相連接，使整個(gè)油系統(tǒng)由電動(dòng)油泵提供動(dòng)力，保證穩(wěn)定的運(yùn)行油壓，采用變頻調(diào)速來(lái)調(diào)節(jié)給水泵的流量。

由于火電廠鍋爐給水泵，入口水溫近似飽和水溫，為保證不發(fā)生汽蝕，設(shè)置了與電機(jī)同軸的低速前置泵。給水先通過(guò)前置泵升高壓力后，再進(jìn)入給水泵。這樣就使給水泵入口的壓力大于給水溫度所對(duì)應(yīng)的汽化壓力，避免了給水泵的汽蝕。前置泵是在1493r/min下定速運(yùn)行的，給水泵組進(jìn)行變頻調(diào)速型液力耦合器電動(dòng)給水泵改造后，前置泵如何運(yùn)行，是繼續(xù)保持定速運(yùn)行，還是由給水泵電動(dòng)機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)變速運(yùn)行，成了必需解決的技術(shù)關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)我廠2機(jī)組A、B給水泵進(jìn)行了有效汽蝕余量和必需汽蝕余量的理論分析和計(jì)算，始終保持有效汽蝕余量大于必需汽蝕余量，即保證變頻運(yùn)行時(shí)前置泵出口壓力大于0.65MPa，否則關(guān)小液力耦合器勺管開(kāi)度，提高變頻器運(yùn)行頻率，這樣前置泵由給水泵電動(dòng)機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)變速運(yùn)行是安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的，即保留原有前置泵不動(dòng)，由給水泵電動(dòng)機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)變速運(yùn)行。

三、改造后效益

從表2、表3可以得知負(fù)荷相同時(shí)給水泵變頻運(yùn)行時(shí)電流比工頻運(yùn)行時(shí)降低100A；變頻時(shí)給水泵耗電率降低0.67%，節(jié)電率為23.9%。

若按照節(jié)電率20%計(jì)算，則相應(yīng)節(jié)約了：

四、結(jié)論

變頻調(diào)速型液力耦合器電動(dòng)給水泵比液力耦合器調(diào)速電動(dòng)給水泵節(jié)能是肯定的，變頻改造后，可降低發(fā)電廠用電率近0.6個(gè)百分點(diǎn)，給水泵的變頻改造帶來(lái)了非常可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。