金湾发电厂凝泵变频节能改造
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【摘 要】介绍凝泵变频装置的性能，分析凝结水泵系统改造后的控制方式，通过比较该机组凝结水泵改造前后数据，认为利用高压变频装置可降低电厂能耗、降低厂用电率、实现电厂节能的有效方法。
金湾发电厂的凝结水泵参数：制造商：上海凯士比泵有限公司 型号：NLT500-570×4S型式筒袋型立式多级离心泵 数量：2台/机组 转速：1490rpm 流量：638t/h 压头：329m 效率：84.5% 凝结水泵所配马达：造商上海电机厂型号YLKS630-4 功率：2000KW 电压：6KV 电流：218.5A 功率因数：0.915
凝结水热力系统为火电厂典型配置，单台凝泵均可匹配100%的机组负荷，正常情况下，采用“一用一备”模式，当凝泵出口母管压力低或运行泵故障时，备泵联启。近几年电网的负荷峰谷差越来越大，频繁的调峰任务使凝结水泵仍然运行在工频状态下，造成大量电能流失，因为其输出功率不能随机组负荷变化而变化，只有通过改变档板或阀门的开度来调整，造成节流损耗了很大部分能量。为了提高发电机组的生产效率、降低能耗以及系统的综合可靠性，凝结水泵的驱动系统拟采用全数字交流高压变频器实施控制。目的是改变设备的运行速度，提高自动化程度，节约电能，减少因调节挡板而造成挡板和管道的磨损以及因经常停机检修所造成的经济损失，同时降低维护量，响应了国家节能降耗的号召。本工程采用北京利德华福电气技术有限公司的变频设备，采用一拖二的变频改造方案，配备一台高压变频器。
现在介绍下凝结水泵改造情况：
改造后，备用泵只能为工频运行方式，因此当停运泵为变频模式时，该泵对应的联锁开关将自动切换至切除状态，并且运行人员无法投入该泵联锁。
运行模式已定（以A泵为例），自动控制系统主要进行以下判断及动作：
（1）判定当前无凝结水泵在运时，顺控直接进行下一步，启动A凝结水泵。（2）判定当前B泵变频运行，控制系统先将B泵变频指令缓慢提升至最大，当B泵变频反馈达到最大时候，启动A泵。（3）判定当前B泵为工频模式运行时，且A泵为变频模式启动时，首先控制系统将A泵变频指令输出至最大，然后启动A泵，以确保A泵以最快速度并泵，减少憋泵时间。（4）判定单前B泵为工频模式运行时，且A泵为工频模式启动时，系统直接启动A泵。（5）当出现并泵运行时，阀门控制将自动转为稳流调节60秒，维持除氧器入口流量不变，以减少泵启动过程中除氧器水位的波动。单工频运行时，依然为阀控水位。单变频运行时，变频泵控制除氧器水位，阀门控制压力，除氧器上水调节阀控制凝结水泵母管压力。
（1）此时如果上水调节阀在自动（任意一个），当变频泵切手动时，阀门自动转为水位自动调节。变频投自动时，自动投入压力控制自动。（2）凝结水泵母管阀门开度函数依然保留现有曲线，机组启动后按照实际运行情况可以适当手动增减偏置，取得一定的运行数据后再进行相应调整。（3）此时如果有工频泵联锁启动，变频控制将跳手动且输出至最大，除氧器上水调节阀经60秒的稳流调节后转为水位控制。单变频与工频泵并列运行时，整体控制方案与单工频运行一致，即除氧器上水调节阀控制除氧器水位，此时变频器控制强切手动，不能投入自动。稳流调节指的是当泵跳闸、泵启动时，通过除氧器上水调阀维持凝结水至除氧器流量保持当前值以维持除氧器水位（60S脉冲时间）。稳流调节控制器始终自动状态，操作员无法切手动。非稳流工况时，控制器自动跟踪。出现稳流工况时，运行人员手动干预上水调阀时，需要将上水调阀全部切手动。采用HARSVERT-VA06/220行高压变频器的优势：
（1）DSP无速度传感器矢量控制，更精准：1）可以实现恒转矩和快速的动态响应。2）能够识别电机的速度和旋转起动。3）可以实现掉电重起动。4）可以实现能量限制。5）可以实现负载限制。（2）灵活的对外接口：变频器控制系统可编程控制器开关量的输入和输出全部为无源接点，开关量输入回路在硬件上采取光电隔离措施，在软件上采取消除接点抖动措施。24点输入16点输出，支持RS485/Profibus/Modbus/以太网等，并且可以根据用户的需要扩展，增强灵活性。（3）加、减速自适应功能：变频装置具有加、减速自适应功能，保证在不正确的加、减速设定时间下装置不会在加、减速过程中停机。为了防止在加减速过程中出现的过流和过压故障，增加了保护措施。
为了防止在加速过程中出现的过流故障，设置了“升速限流动态限值”保护。该电流允许范围为额定电流的100%～150%，如果在加速过程中变频器的输出电流超过动态电流限值，就自动停止加速，等待输出电流小于该值时再自动加速。从而保证了加速过程的短时间和可靠性。为了防止在减速过程中出现的过压故障，设置了“中值过压”保护功能。在减速过程中，如果减速时间过短，电机将处于发电机状态，能量将从电机通过续流二极管回馈到功率单元中，造成直流母线电压上升，从而触发过压保护。在减速中，如果直流母线电压超过预过压电值，变频器将停止减速，待直流母线电压下降后再次减速，从而在动态的减速过程中，避免减速时间过短而引起过压。结论：
如表可见，变频安装后，凝泵的电流大幅度减小，安装前电流的下降主要凝结水流量的降低，除氧器水位调阀的关小引起的，很多能量都消耗在节流损失中。变频安装后，600MW时电流大约是155A左右，300MW时大约是70A左右，前后对比变化很大减小很多，调峰过程中有效地降低厂用电率，大幅地降低发电成本，实现更高的经济目标。
参考文献：
[1]陈运珍.大水泵机组变频调速技术的应用分析，1991.
[2]王占奎.交流电机变频调速是迈入21世纪的首要传动技术，2000.
[3]金湾公司制定的《#4机凝泵变频控制热工逻辑调试方案》，《凝泵变频器改造电气施工方案》.