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      新型變頻工藝改良

      2017-09-13 171次
      摘要:凝結水泵是火電廠的重要輔機之一,其耗能在電廠廠用電中占一定的比重,電廠輔機的節能潛力較大。目前,國內有許多電廠的凝結水泵采用定速泵,由于其容量一 般是根據生產中可能
      凝結水泵是火電廠的重要輔機之一,其耗能在電廠廠用電中占一定的比重,電廠輔機的節能潛力較大。目前,國內有許多電廠的凝結水泵采用定速泵,由于其容量一 般是根據生產中可能出現的最大負荷來選擇,而實際運行往往比設計值小,而變頻技術是根據負荷來調節凝結水泵的功率,凝結水泵的出力隨發電機組負荷的變化而 變化,從而達到降低火電廠廠用電率的目的。本文以貴州華電集團某發電公司凝結水泵的變頻改造為例,分析其節能效果。

        1電廠凝結水泵運行現狀及改造分析

        1.1凝結水泵系統現狀及存在的問題

        某電廠1、2號機組,每臺機組配置2臺全容量(1運1備)凝結水泵,其主要技術規范。

        根據該廠提供的凝結水泵相關運行數據,凝結水泵的主調閥位、出口壓力和流量與機組負荷變動的對應關系所示。

        可知,機組在滿負荷情況下,凝結水泵出口壓力調節閥開度為65%左右,而在100%~66%額定負荷運行時,隨著運行負荷的逐漸降低,凝結水泵 出口壓力不斷加大,主調閥位開度逐漸減小,亦即在100%~66%額定負荷區間運行時,主調閥位開度均在65%以下,閥門一直處在節流狀態,且隨著運行負 荷的逐漸降低,節流損失越來越大。由于機組主要在晚間參與調峰,且每臺機組的凝結水泵為1運1備運行方式,因此凝結水泵的出力必須具有較大的調整空間;并 考慮到在低負荷運行時,凝結水泵出力變化較小,因此過多地消耗了不必要的電量,此時除氧器補水只能依靠大量再循環水進行平衡,再考慮到除氧器一般為高位布 置,又更多浪費了凝結水泵電動機功率。如果利用高壓變頻技術對每臺機組的凝結水泵進行變頻控制,就可以實現凝結水泵的適時變負荷調節,既可改善凝結水系統 的調節品質,又可以提高凝結水系統的運行可靠性,同時根據機組的變負荷和低負荷運行情況,適時降低機組的補水量,避免凝結水泵不必要的能耗,將大大改善凝 結水系統的經濟性,節約可觀的廠用電量。

        1.2凝結水泵變頻改造分析

        由于6 kV高壓電機的變頻改造費用較高,綜合考慮變頻改造的技術經濟性,本次節能改造僅對每臺300 MW機組的2臺凝結水泵的電動機加裝1套變頻調速系統,全廠共加裝2套。在凝結水泵加裝變頻調速系統后,當機組根據電網的要求在最低不投油穩燃負荷到 100%額定負荷甚至BMCR工況運行時,凝結水泵無須以額定轉速運行,變頻調速系統可適時閉環控制凝結水泵電動機轉速,而不再需要調節閥門的開度,凝結 水泵電動機將在小電流、低頻率下運行,可以節約大量的廠用電量,預期節能效果可達50%左右。

        2凝結水泵具體改造方法

        2.1改造方案

        對應每臺機組,凝結水泵正常運行方式為:1運1備,因此只需設置1套高壓變頻調速系統,通過切換變頻器來進行凝結水泵的運行方式調整。1套變頻 調速系統由高壓變頻器、高壓變頻器專用隔離變壓器、工頻、變頻旁路切換柜、電動機、水泵及后臺控制系統構成。系統主回路電氣原理所示。

        2.2高壓變頻器容量選配高壓變頻器容量選配。

        2.3系統控制凝結水泵變頻裝置具有與分散控制系統(DCS)注:旁路切換柜開關之間需設置機械和電氣連鎖,防止誤操作。

        的通信接口,變頻裝置根據DCS控制指令,控制電動機的啟動、停止,控制電動機的轉速;變頻裝置通過通信接口向DCS反饋變頻裝置的主要狀態信號和故障報警信號。

        在正常工況下,由運行人員根據工藝需要,通過對各臺DCS控制系統調節凝結水泵電動機的轉速以控制凝結水流量。同時,變頻器柜配置有控制操作裝置,可以在變頻器現場對設備的運行情況進行監控,控制變頻器啟停,直接輸入變頻器速度給定值(一般用于設備調試、檢修)。

        現有DCS系統需增加凝結水泵變頻器的控制功能,相應需增加部分信號隔離、傳送、轉換、控制方面的器件,并對DCS系統程序做相應的修改及增加部分程序。各設備之間必要的通信信號。

        2.4設備安裝地點及其他配套改造工作(1)安裝地點及布置。變壓器柜等安裝地點應滿足無粉塵、無結露、無腐蝕性氣體、環境溫度- 20~45℃,通風、散熱良好的室內,故需在生產現場(汽輪機房0 m)建設1座配電室。根據現場實際情況,變壓器柜、功率單元柜、控制柜可采用橫向布置。

       ?。?)散熱及通風。由于變頻器和隔離變壓器工作時會產生一定的熱量,而周圍環境惡劣,不允許利用外界空氣自然散熱,配電室中需安裝空調,保證合適的配電室內部溫度。

       ?。?)電纜敷設。由于變頻裝置與配電室、主控室不在一起,相互間的動力及控制線纜需重新架設。

       ?。?)控制系統改造。將變頻裝置信號接入現場DCS控制系統,變頻裝置根據DCS控制指令,控制電動機的啟動、停止,控制電動機的轉速;變頻裝 置通過通信接口向DCS反饋變頻裝置的主要狀態信號和故障報警信號。DCS系統需增加部分信號隔離、傳送、轉換、控制方面的器件,并對DCS系統程序做相 應的修改,并增加部分程序。

        3改造效果及節能分析

        3.1改造的效果(1)采用先進的變頻器調速技術和PLC控制技術,由變頻器實現無級平滑調速,動態響應快。調整靈活穩定,大大提高了系統的自動化程度,凝結水泵的流量調節性能也得到很大提高。

       ?。?)實行變頻調速后,通過改變變頻器的頻率來調節電動機的轉速,大大簡化了調節手段,變頻器既是動力源,又是執行機構,取代了電動閥。

       ?。?)實行變頻調速后,該設備的輸出功率自動跟隨負載的變化而變化,大大減少了電能的浪費。

       ?。?)凝結水泵改用變頻器后,在降低水泵轉速的同時,噪音大幅度地降低,當轉速降低60%時,水泵附近1.5 m噪音水平約為85 dB,比工頻運行時的110 dB減少25 dB.同時消除停車和啟動時的打滑和尖嘯聲。

        結語

       ?。?)凝結水泵采用變頻變流量系統方案,節約能源,切實可行,效果明顯,特別適用于負荷變化較大的系統。本文例子中的水泵采用變頻調節控制總投資約180萬元,年節電157.0萬kWh,折合標準煤991.3 t,按上網電價0.35元/(kWh),每年節約資金約55萬元,約3.3年收回投資,經濟效益顯著。

        按1 kg煤燃燒后排放1.98 kgCO 2計算,進行變頻改造后2臺機組年可減少CO 2排放1 962.8 t,減排效果明顯。

       ?。?)采用變頻調速技術后,由于電機、水泵的轉速普遍下降,減少了機械摩擦,延長了設備的使用壽命,降低了設備的維修費,同時也降低了風機的噪音。

       ?。?)采用變頻調速后,電機可以軟啟動,啟動電壓降減小,大幅度減少了對電網的沖擊。

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