高压变频技术在火电厂凝结水系统中的应用

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1、高压变频技术在火电厂凝结水系统中的应用　　摘要：结合某公司5号机组凝结水泵高压变频改造项目，介绍了变频技术的节能原理以及变频器的控制系统组成，分析了变频技术的优势。采用变频技术后，不但可以延长设备使用寿命，也取得可观的经济效益。　　关键词：凝结水泵；变频调速；节能　　凝结水泵是汽轮机组凝结水系统的重要动力设备，其作用是将凝汽器中的凝结水打入低压加热器加热后送入除氧器内。凝结水泵电机实际运行时会不同程度上偏离经济运行工况，机组调峰运行时偏离更远，电能浪费严重。使用变频调速装置可以提高运行效率，达到节能的目的。某公司5号机组（200MW）1、3号凝结水泵原来采用6kV高压电动机拖动，通过技术改

2、造，使用了高压变频器，获得了良好的经济效益，并积累了一定的经验。　　1变频技术原理　　异步电动机的定子主磁通和转子电流相互作用产生电磁转矩。磁场以顺时针方向旋转，转速为n0，转子绕组通过切割磁力线，产生转子电流；通电的转子绕组相对于磁场进行运动，产生电磁力；电磁力使得转子绕组以转速n旋转，旋转的方向与磁场旋转方向一致。　　转子的转速计算公式如下：n=60f（1-s）/p5　　上式中：p是旋转磁场的磁极对数，f是输入电流的频率。当异步电动机的极对数p不变时，电动机转子转速与定子输入电源的频率f成正比。因此，通过连续改变供电系统电源的输入频率，就能够连续平滑的调节电动机的转速。进行电动机调速需

3、要考虑的一个重要因素是必须要保证电机中每极磁通量为额定值，并在整个过程中一直保持不变。如果通过电动机的磁通太弱，即电动机如果出现欠励磁，将会影响电动机的输出转矩。　　电磁转矩的计算公式如下：TM=KTFMI2COSj2　　上式中：TM是电磁转矩，KT是比例系数，FM是主磁通，I2是转子电流，COSj2是转子回路功率因数。如果电机磁通的减小，将会导致电机电磁转矩的减小。电动机在设计初期磁通常处于接近饱和值，如果进一步增大磁通，将使电机铁芯出现饱和甚至过饱和，从而导致电机中通过很大的励磁电流，这将会增大电机的铜损和铁损，严重时会导致绕组过热而损坏电机绝缘。在改变电动机的频率f时，也应对电动机的

4、电压U进行协调控制，以维持电动机磁通的恒定。用于交流电气传动中的变频器实际上也是变压变频器，通常也把这种变频器叫作VVVF装置。　　2变频技术改造　　2.1改造前系统　　某公司5号机为国产200MW超高压中间再热三缸双抽两排汽单轴凝汽式热电联产机组，配置3台6kV电压等级的高压凝结水泵电机，额定功率为220kW。水泵均为立式多级离心泵。3台凝结水泵在改造前均属于定速运行方式。机组运行时凝结水流量由DCS系统根据除氧器水位自动控制调节阀的开度进行控制，节流损失大、出口压力高、管损严重、系统效率低下。5　　机组调峰运行时负荷低，相应调节阀的开度小，造成系统管网的阻力增大，导致节流损失明显增加，

5、浪费大量电能。由于控制阀门为电动机械调整结构，线性度不好、调节品质差、自动投入率低。频繁的开关调节，容易出现各种故障，使现场维护量增加，造成各种资源的浪费。因此，有必要对凝结水泵进行技术改造、以降低能耗，提高设备运行的可靠性。　　2.2变频器介绍　　5号机凝结水泵采用DHVECTOL-DI系列高压变频器，主要由旁通柜、变压器柜、功率单元柜、控制柜组成。高压变频器的工作原理为：变频运行时，QF1和KM1处于合通状态，QF2处于分断状态，当人工给定切换指令或者系统出现重故障时，变频器自动分断QF1和KM1，然后合通QF2，电动机进入工频运行状态。当需要变频器重新投入使用时，人工给出切换指令，变

6、频器先合通QF1，变频器进入预充电状态，变频器充电就绪以后自动运行并断开QF2，当确认QF2断开后合KM1，变频器检测电动机的状态，并以检测到的转速开始将电动机带回50Hz运行工况。供电方式如下图。　　2.3改造后操作规范　　2.3.1变频启动　　DCS中“变频器启动允许”光字牌亮后，在DCS中按下“变频器复位”按钮，对变频器进行复位。按下“变频器运行”按钮发出启动指令，变频器开始充电（充电时间40S），待充电结束后自动合上6kV高压开关，变频器自动运行到设定的运行转速可根据生产负荷需要，改变变频器的给定转速，并注意及时确认否则无效。　　2.3.2变频停止5　　在DCS中按下“变频器停止”

7、按钮发出停机指令，或就地按下“停机”按钮，并及时确认，变频器自动进入停机程序，直至运行频率为“0Hz”。变频器运行频率为“0Hz”后自动将6kV高压分断，系统自动进入待机状态发出“请求运行”。　　3效果分析　　3.1节能效果明显　　采用变频器调速技术的凝结水泵流量、扬程和效率均达到其生产厂家规定值。根据改造前后日耗电量的对比计算结果可知，凝结水泵的耗电量低于同等容量的定速凝结水泵，节能效果非常明显。凝结水泵运行平稳，变频