浅析火力发电厂凝结水泵变频节能改造.pdf

彳 亍业 应 用 与 交 流 自 动 化 技 术与 应 用 2 0 1 2 年 第3 1 卷 第3 期 nd u s t r ial Ap pl ic at i on s an d Co m mun i c a t ion s 浅析 火力发 电厂凝 结水 泵变频 节能改造 黄宾 重庆松藻电力有限公司 重庆 4 0 1 4 2 0 摘要 火力发电厂的电机节能一直受到电厂的高度重视。 随着经济的增长， 我国正面临能源危机 ， 因此加强能源的有效利用， 是节约 资源、促进可持续发展的重要手段[ 1 ] 。针对采用变频的方式对凝结水泵进行节能的技术改造， 介绍了改造的必要性、改造前 的情况、 改造的方案、 及改造后节能、 节电的分析计算方法， 阐述了变频改造后产生的直接经济效益和间接经济效益， 说明了 凝结水泵变频技术改造 的必要性 l， 】 。 关键词 火力发电厂； 凝结水泵； 变频器 ； 节能改造； 节能节电计算方法 中图分类号 T M6 2 1 文献 标识码 A 文章编号 1 0 0 3 7 2 4 1 2 0 1 2 0 3 0 1 9 9 0 3 ， 、 ‘ 。 ‘ _ ‘ 一 。 一r 一 一 0 一 - ‘ i m pl V An alV SI S On t he Pr equ enc v 【 n er q V, ．5 avi nq I r an s t or m a t l 0n f o r Co n d e n s a t e PU mp i n F i r e d Po we r P l a n t HUANG Bi n C h o n g q i n g S o n g z a o E l e c t r i c P o we r Co mp a n y L t d ， C h o n g q i n g 4 0 1 4 2 0 C h i n a Abs t r a c t Th e e n e r g y s a v i n g o n fir e d p o we r p l a n t ’ S m o t o r s y s t e m h a s b e e n h i g h l y v a l u e d ． W i t h t h e s t e a d y g r o wt h o f e c o no m y ， Ch i n a i s f a c i n g s e v e r e e n e r g y c r i s i s ． Th u s ，i mp r o v i ng t h e e n e r g y e f f i c i e n c y i s a n i mp o r t a n t me a n s t o p r o mo t e r e s o u r c e s c o ns e r v a t i o n a n d s u s t a i n a b l e d e ve l o p me n t ． On a c c o u n t o f f r e qu e n c y e n e r g y s a v i n g t e c hn o l o gi c a l t r a n s f o r m a t i o n f o r c o n d e n s a t e p u mp， t h i s p a p e r d e s c r i b e s t h e n e c e s s i t y o f t h e t r a n s f o r ma t i o n， t h e t e c h n o l o g i c a l t r a n s f o r ma t i o n p r o p o s a l a s we l l a s c o r r e s p 0 n di n g c a l c u l a t i o n m e t h o d f o r e n e r g y s a v i n g a n d e l e c t r i c i t y s a v i n g． Th e a u t h o r f u r t h e r d e s c r i b e s t h e d i r e c t a n d i n d i r e c t e c o n o mi c b e n e f i t s o f t h e f r e q u e n c y e n e r g y s a v i n g t r a n s f o r ma t i o n， i l l u s t r a t e s t h e n e e d f o r c o n d e n s a t e p u mp f r e q u e n c y t r a n s f o r ma t i o n． Ke y wo r d s f i r e d p o we r p r a n t ； c o n de n s a t e p u mp； c o n v e r t e r ； e n e r g y s a v i n g t r a n s f o r ma t i o n ； c a l c u l a t i o n me t h o d for e n e r g y s a v i n g a n d e l e c t r i c i t y s a v i n g 1 引言 能源短缺和环境污染 已经成为制约我国经济和社 会发展 的重要因素， 我国政府 已清楚意识到能源与环保 的重要性 ， 并 已制定了建设资源节约环境友好型社会的 大政方针 。并提 出了在 “ 十二五”期间的强制性指标。 我国电力生产耗用煤炭 占全国产量的 4 0 ％左右 ， 污染物 排放 占全国的 3 0 ％以上。因此， 火力发电厂面临着艰巨 的节能减排任务。 在火力发电厂的各类辅机设备中， 风机、水泵类设 收稿 日期 2 0 1 2 0 卜 1 0 备占了绝大部分 ， 且这些设备普遍存在大马拉小车的现 象， 运行效率低， 大量能源在终端利用中被浪费掉【 1 。其 中， 火力发 电厂凝结水泵的节能很值得关注。 本文就重庆松藻 电力有限公司 1 机组、2 机组 的 A 级大修中进行凝结水泵变频节能技术的改造过程 进行了节能分析。 2 凝结水泵的变频改造情况 2 ． 1 凝结水泵基本情况 我公司 1 、2 机共 4台凝结水泵 ， 每台机的 2台 凝结水泵采用一用一备运行方式 ， 凝结水泵流量 的调节 自 动化 技 术与 应 用 2 0 1 2 年 第3 1 卷 第3 期 彳 亍业 应 用 与 交 ,J古 ib 方式采用挡板调节方式 ， 由于这种原始的调节方法仅仅 是改变管道 的流通阻力 ， 而驱动源的输出功率改变不 大 ， 节 流损 失 相 当大 ， 浪 费 了大量 电能 ， 致 使厂 用 电率 高 ， 发 电成本不易 降低 。同时 ， 电机启 动时会产 生 6 倍 的 冲 击 电流 ， 对 电机构成 损 害。凝 结水泵 电机 的参数如 表 1所 示 。 表 1 凝结水泵电机的参数 木泵 } 型号 N L T 2 5 0 --3 7 0 7 特性曲线 额定流量 3 9 7 m 3／ h } 额定压力 2 5 8 1, a 轴功率 3 6 0 k W 按特性 曲线功率 额定转速 1 4 8 0 r ／ m i n 电机 型号n j I 4 。 c 5 _ 4 额定电压 6 0 0 0 V } 额定电流 4 7 8 A 十 额定功率4 0 0 k W 功率因数0 ． 8 7 } 额定转速 1 4 8 8 r ／ m i n 2 ． 2 凝结水泵变频技改造要求 因我公司是一个调峰电厂 ， 多数时候未带满负荷 ， 凝结 水泵 没达 到额定 工 况 ， 从 而运行 时通 过关小调 门挡 板 来调 节水 量 ， 在 挡 板上 产生 大量 的 截流 损失 ， 为 解决 挡板调节带来的截流损失 ， 从而需对凝结水泵电机进行 变 频 改造 ， 但 改造 前 须考 虑如 下事 宜 1 变频器 室房 间尺 寸大小 要注 意 ， 凝结 水泵变 频 器 旁路 选用 真 空开 关 ， 其 占用面积 大 ， 要 留有 一 定 的空 间余 量I 1 。 2 采用和 外界换 热方 式使 外 界灰尘进 入变 频器 ， 容 易造成 变频 器故 障 ， 注意变 频器 防尘l 4 1 。 2 ． 3 凝结水泵变频器安装位置的确定 凝结水泵变频器安装位置 ， 经进行载荷及尺寸的测 算与测量后， 变频器安装在主厂房五米层空余房间。 凝结 水泵 变频 器安 装位 置及 尺 寸如 图 l所示 。 图 1 凝结水泵安装尺寸 2 ． 4 凝结水泵的变频改造后的运行方式 [5 ] 经综合考虑 ， 凝结水泵的变频改造方 式如下 改 造 采 用 荣 信 电力 电子股 份 有 限公 司生 产 的 RHVC 一 4 一 A0 6 - 5 0 0 - F型变 频器 2台。每 台机组 2台凝 结 水泵变 频调 速系 统与 电动 机 采用 “ 一拖 二” 方式 ， 旁 路开关使用的是真空开关 ， 手动切换， 变频器把 6 k V 电 压通过干式隔离变压器 降压 ， 通过功率模块整流逆变 ， 根 据 要求得 到不 同频 率 的 电压 ， 达 到变 频调 速 的 目的 ， 具体运行方式如图 2所示 。 QF1 ] l u I KM 图 2 一拖二联接示意图 1电动机可以经小车式真空接触器 KM2 、KM5 变频运行 ， 也可以经过小车式真空接触器 KM 1工频运 行； 2电动机可以经过小车式真空接触器 KM3 、KM6 变频运行， 也可以经小车式真空接触器 KM4工频运行。 实 现 1台变频器可 以轮流 拖动 2台电动机变 频运行 。其 中 KM l 和 KM2 、KM5 ， KM4 和 KM3 、KM6 实 现 电气 互锁 ， KM2 与 KM3 、KM5 与 KM6实现互锁 ， 确保 1 台 电动机不会同时处于变频、工频 2种运行状态 ， 1台变 频器不会驱动 2台电动机运行。Q F 1 、QF 2 为原有开关， 凝结水泵改造后可实现下列运行方式。 2 ． 4 ． 1 正常运行方式 正常运行时， 比如 i 泵运行在变频调速状态下， 电 源 通过 “ 凝泵变 频开 关 ”至变 频器 ， 然后 通过 “ 1凝 泵变频开 关”输 出至 1 凝 泵 电机 。此时 2 凝 泵 电机 处于备用状态。当需要定期切换至 2泵运行时， 需进 行下列顺序 的操作 i 工频 开启 2泵 。 行 业 应 用 与 交 流 n du s t r i al Ap pli c a t i o ns an d C0 m mu nica t i On s 自动化技术 与应用 2 0 1 2年第 3 1卷第 3期 2 停变频 1 泵 ， 工频开启 1 泵。 3 停工频 2 泵 ， 将 2 泵接入变频器， 开启变频 2 泵。 4 待 2泵变频运行正常后 ， 停凝泵 1 工频开 关 ， 切换 完成 。 2泵 切换到 1 泵 ， 顺 序相 同。 2 ． 4 ． 2 1 台泵发生故障情况的运行方式 当变频控制的工作泵 发生故 障跳 闸， 或出力不足 等故障时， 另一 台泵会 自动工频投入运行 与原 自投方 式一致 。 应将 发生 故 障的泵 处理好后 ， 再按上 述方 式切换 至 变频运行。在此之前备用泵只能工频运行 ， 不能调速。 2 ． 4 ． 3 当变频器故障， 需要长期退出运行时的 运行方式 当 变频器 故 障 ， 短 期 不能 恢复 运行 时 ， 可 以方便 的 将 “ 凝泵变频开关” 、“ l 凝泵变频开关” 、“ 2凝泵 变频开关”断开 ， 变频器可以退出维修 。 小车式真空接触器采用单柜布置 ， 为保证安全， 2路 电源 回路 的接触器 不能布 置在相 邻位置 ， 只能布 置在 功 率单元柜 、隔离变压器 、控制柜的 2侧。 3 凝结水泵变频 改造后 的节能分析及 回收期计 算 3 ． 1 凝结水泵变频改造前后 电参数对比 1 机凝结水泵改造前后电参数对 比如表 2所示 。 表 2 1 机凝结水泵改造前后 电参数对 比表 改造前 教造后 负荷 M 节电率 ％ 电流 A 功率 k W 电流 A 功率 k W 8 0 4 2 3 7 1 L O ． 7 l O 8 7 0 ， 8 9 1 O 0 4 3 3 8 0 l 6 1 6 l 5 7 ． 6 3 1 2 0 4 3 3 8 0 2 1 ． 5 2 1 7 4 2 ． 8 9 l 5 0 4 3 3 8 0 3 O ． 5 3 0 7 l 9 ． 2 l 3 ． 2 凝结水泵变频改造后的节能分析 水泵在工频运行时靠调节阀门来调节水量的大小来 满足工艺的需求， 使系统常期在高水压下运行 ， 在系统末 端需求量变更时不但造成了电能的浪费 ， 而且降低了水 泵的运行效率 。水泵及管网常期处在高压力状态下运 行， 缩短了电机及阀门的维修周期 ， 增加了系统的维修费 用 ， 水泵原理我们知道离心泵的特性曲线的如下公式 PRQH／ 1 0 2 n； 【 6 】 式中 P 一水泵使用工况轴功率 k w ； Q一使用工况点的流量 m 3 ／ S ； H一使用工况点 的扬程 m ； R一输出介质单位 体积重量 k g ／m 3 ； H一使用工况点的泵效率 ％ ； 根据 0 7和 0 8年机组运行统计 ， 我公司平均负荷在 1 1 O MW 左 右 ， 此 运行负荷下用档 板调节 ， 泵 出 口压 力为 2 ． 5 MP a ， 流量3 6 0 m3 ／ h； 调节阀门出口压力为1 ． 0 MP a 。 根据公式计算得功率消耗 P1 3 7 0 k W。 同样在平均运行负荷在 1 1 O M W 左右运行负荷下， 如果用变频器控 制 ， 则功率消耗 P 2 1 6 2 k W ， 由于还要考 虑变频器用 空调 2 0 k W 降温 ， 变频器 发热损 耗 2 0 k W ， 则 变频器控制时共要功率 P 2 l 6 2 4 0 2 0 2 k W ， 所以 使用变频器后要节约电Pl - P 2 l 6 8 k w 。 [ 7 ] 按照 l台机组 1年发 电 6 ． 5亿 k W ． h计算 ， 平 均在 l 1 0 MW 运行 负荷 下要运行 5 9 0 9 h ， 1 6 8 X 5 9 0 9 9 9 ． 2万 k W． h ， 按照电价 0 ． 3 3 元／ k W． h计算 ， 1 年节约资金9 9 ． 2 X 0 ． 3 3 3 2 ． 7万元 ， 预计在 2年可收 回成本 。 4 结束语 由上可见 ， 凝结水泵的变频改造后效益显著 ， 变频 设备投资回收期短， 节能效果好 ， 可行性高， 随着社会不 断发展而诞生 ， 它符合社会节能的需要 ， 为此， 要求我们 在对设备进行设计、规划时， 应充分考虑其可行性、安 全性与经济性， 并在管理上加大力度， 积极推进节能技 术， 改善耗电设备 ， 做到可持续发展f 8 l 。 参考文献 【 1 ] 张宇． 凝结水泵变频改造和性能分析【 J 】 ． 科学之友， 2 0 l 1 1 ． [ 2 ]贺永冰． 节能减排评价方法在火电厂凝结水泵变频改造 中的应用[ J ] ． 电力技术 ， 2 0 1 0 ， 1 9 7 ． [ 3 ]李棋， 林异． 火电厂凝结水泵高压变频改造的控制策略 【 J ] ． 电力设备， 2 0 0 8 ． 9 4 ． 【 4 ]赵浩等． 凝结水泵变速改造中常见问题及应对措施【 J ] ． 广东电力， 2 0 1 0 ， 2 3 9 1 0 ． [ 5 ]程伟良， 夏国栋．凝结水泵的最佳调节方案分析 ． 动 力工程 ， 2 0 0 4 ， 2 4 5 ． [ 6 】惠毅， 王邦群 ． 火电厂凝结水泵各种调节方式耗电特性 的计算方法[ J J ． 宁夏电力， 1 9 9 9 ， 3 ． [ 7 】 邢希东 ． 6 0 0 MW火 电机组 降低厂用 电率措施【 J J ． 中国 电 力． 2 0 0 7 ， 4 0 9 ． [ 8 ]张宝． 凝结水泵变频改造调试与节能潜力挖掘 ． 浙江 电力 ， 2 0 0 8 ， 5 ． 作者简介 黄宾 1 9 7 0 一 ， 男， 副部长， 工程师， 从事电力自动 化 方 面 所 研 发 和 管 理 工 作 。