摘 要：隨著電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和高壓電氣技術(shù)的飛速發(fā)展，高壓變頻調(diào)速技術(shù)日趨成熟，在電力行業(yè)中的應(yīng)用也得到很大的推廣。從本公司600MW機(jī)組凝結(jié)水泵高壓變頻器使用的情況來看，變頻裝置工作穩(wěn)定，凝結(jié)水系統(tǒng)的運(yùn)行更加合理和穩(wěn)定，同時(shí)其節(jié)能效果很明顯，值得在各電廠和相關(guān)行業(yè)進(jìn)一步推廣應(yīng)用。
關(guān)鍵字：凝結(jié)水泵；高壓變頻；節(jié)能
The Application of HV Frequency Converter in the CondensatePump in a 600MW Generator Set
Wang Zhen Yan
Abstract：With the rapid development of power electronic technology，automation， moderncommunication and high voltage technology， the HV frequency conversion technique isbecoming more and more mature，which o wns a wider application area in electrical industry．The HV converter is used for the condensate pump in our 600 MW generator set．UntiI now，the converter has been working in a stable condition．It makes the running of condensationsystem optimal and stable，and shows a remarkable effect on energy saving as wel1．So itsapplication in power generation and other relevant industry is very prospect．
Keywords：condensate pump；HV frequency iOnVerter：energy saving
隨著電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和高壓電氣技術(shù)的飛速發(fā)展，高壓變頻調(diào)速技術(shù)日趨成熟，已在電力行業(yè)中推廣應(yīng)用。從吳涇第二發(fā)電公司600MW機(jī)組凝結(jié)水泵高壓變頻器使用的情況來看，變頻裝置工作穩(wěn)定，凝結(jié)水系統(tǒng)的運(yùn)行更加合理和穩(wěn)定，同時(shí)其節(jié)能效果很明顯，值得在各電廠和相關(guān)行業(yè)進(jìn)一步推廣應(yīng)用。
1項(xiàng)目背景
我公司兩臺(tái)600MW機(jī)組均配置兩臺(tái)凝結(jié)水泵，電動(dòng)機(jī)容量2000kW，電壓等級(jí)為6kV，一臺(tái)工作一臺(tái)備用。目前兩臺(tái)凝結(jié)水泵均為工頻運(yùn)行，凝結(jié)水位的高低依靠出口調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，存在以下問題：一是運(yùn)行過程中調(diào)節(jié)響應(yīng)慢，調(diào)節(jié)閥頻繁動(dòng)作，易損壞，對(duì)可靠性有較大影響；二是機(jī)組低負(fù)荷時(shí)調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失很大，造成大量能源損耗，當(dāng)負(fù)荷進(jìn)一步降低，為了保證凝泵和凝汽器的安全運(yùn)行，需要開啟凝結(jié)水再循環(huán)門。
降低發(fā)電成本，爭(zhēng)取電力市場(chǎng)，是我公司“求生存，促發(fā)展”的立足之本。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，降低廠用電率是其中的重要一環(huán)。凝結(jié)水泵是火電機(jī)組的重要輔助設(shè)備，電動(dòng)機(jī)容量2000kW，是僅次于給水泵、吸風(fēng)機(jī)和循環(huán)水泵的耗電設(shè)備。因此，凝結(jié)水泵的節(jié)能改造，有著重要意義。
近年來，隨著電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和高壓電氣技術(shù)的飛速發(fā)展，高壓變頻調(diào)速技術(shù)日趨成熟。而且國產(chǎn)高壓變頻器技術(shù)水平已能達(dá)到國際同類產(chǎn)品，售后服務(wù)也已經(jīng)提高到相當(dāng)水平。通過兄弟單位的實(shí)踐證明，在凝泵上加裝高壓變頻調(diào)速裝置，即使在機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)，也有很大的節(jié)電效果。
基于上述情況，我公司提出了對(duì)兩臺(tái)機(jī)組凝結(jié)水泵加裝變頻裝置的設(shè)想。2005年8月，我公司相關(guān)部門完成了對(duì)凝結(jié)水泵節(jié)流調(diào)節(jié)和變頻調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性分析，確立了600MW 機(jī)組凝泵電機(jī)加裝變頻裝置的可行性。申能股份公司和上海電力股份有限公司批準(zhǔn)了我公司提出的機(jī)組凝泵加裝變頻裝置節(jié)能技改項(xiàng)目。
2 技術(shù)改造方案
此次技術(shù)改造的關(guān)鍵技術(shù)之一是選擇合適的高壓變頻裝置，如此大容量的變頻器在電廠中是首次采用，其工作的穩(wěn)定可靠性是首先需要關(guān)注的問題。根據(jù)我們的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)多家廠的國產(chǎn)變頻裝置技術(shù)性能都滿足我廠技術(shù)改造項(xiàng)目的需求，于是2005年12月底，我們進(jìn)行了招、投標(biāo)工作。通過商務(wù)、技術(shù)等多方面的嚴(yán)格評(píng)標(biāo)，發(fā)現(xiàn)上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院是一個(gè)具有雄厚的技術(shù)力量、經(jīng)濟(jì)實(shí)力和相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)規(guī)模、良好發(fā)展前景的高新技術(shù)研究院。最終選定了上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院為中標(biāo)單位，分別對(duì)兩臺(tái)機(jī)組的凝泵A加裝變頻裝置。該單位的高壓變頻器與其他廠家的變頻器相比主要有以下優(yōu)點(diǎn)：
1）采用智能功率單元技術(shù)，能不停機(jī)在線更換故障功率單元。率先提出采用電壓自動(dòng)平衡技術(shù)，具有多個(gè)單元自動(dòng)冗余備用功能，在一個(gè)單元故障后，僅需退出該單元，無需將另外兩相相應(yīng)單元退出；一個(gè)單元故障后仍能保持額定輸出能力。
2）功率單元的濾波電力電容設(shè)計(jì)壽命為20年的無極性電容，與設(shè)計(jì)壽命為3～5年的電解電容相比，不僅運(yùn)行安全，而且可大幅節(jié)省后續(xù)的維護(hù)費(fèi)用。
3）對(duì)輸入電壓的要求不高，電壓波動(dòng)范圍在65％～1 15％內(nèi)，變頻器仍可正常工作。
變頻控制有手動(dòng)、自動(dòng)兩種控制方式，可實(shí)現(xiàn)其無擾切換等功能。手動(dòng)方式時(shí)，運(yùn)行人員在操作員臺(tái)上直接升降凝泵A的轉(zhuǎn)速達(dá)到控制除氧器水位的目的。自動(dòng)方式時(shí)，接收除氧器水位與設(shè)定點(diǎn)的控制指令信號(hào)控制凝泵轉(zhuǎn)速，此時(shí)調(diào)節(jié)閥保持全開，不需操作員干預(yù)。當(dāng)定速凝結(jié)水泵運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)閥參與除氧器水位控制。
此次技術(shù)改造的另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是凝結(jié)水控制系統(tǒng)的優(yōu)化改造，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作的前提下達(dá)到最大的節(jié)能效果。為了保證凝結(jié)水系統(tǒng)的正常合理運(yùn)行，應(yīng)合理地協(xié)調(diào)控制好除氧器的水位和凝結(jié)水管道的壓力。我們進(jìn)行了全面的調(diào)研和分析，提出如下方案：變頻裝置控制除氧器的水位，凝結(jié)水管道的壓力低于設(shè)定值時(shí)，調(diào)節(jié)閥參與調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)壓力正常；凝泵B自動(dòng)跟蹤不同負(fù)荷段除氧器水位對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)閥開度（工頻運(yùn)行時(shí)），當(dāng)凝泵A變頻器故障退出時(shí)，首先讓調(diào)節(jié)閥調(diào)整到一定的開度，再聯(lián)動(dòng)凝泵B，使系統(tǒng)的擾動(dòng)降低。因此在DCS中我們對(duì)凝結(jié)水系統(tǒng)的控制邏輯進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證變頻裝置安裝后系統(tǒng)能安全可靠地運(yùn)行，所有邏輯和參數(shù)的設(shè)定經(jīng)過了大量試驗(yàn)來驗(yàn)證（試驗(yàn)委托華東電力試驗(yàn)研究院）。
3 凝結(jié)水泵變頻改造效果
工程分兩期進(jìn)行，機(jī)2凝泵A加裝變頻裝置自2006年5月22日開工，5月31日完工，歷時(shí)10天；機(jī)1凝泵A加裝變頻裝置自2007年4月2日開工，4月15日結(jié)束。從工程竣工后的運(yùn)行情況看，兩臺(tái)機(jī)組凝泵A加裝變頻裝置是十分成功的，變頻裝置工作穩(wěn)定，節(jié)能效果非常明顯，完全達(dá)到我們預(yù)期目的。下面以機(jī)2凝泵A為例說明其節(jié)能效果。機(jī)2凝泵A加裝變頻裝置在2006年5月完成，經(jīng)過一年運(yùn)行，節(jié)能情況分析如下：
1）節(jié)電效果
凝泵通過變頻調(diào)節(jié)后，除氧器水位自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)良好，從而保證了凝泵運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到了顯著的節(jié)能效果。凝泵定速和調(diào)速兩種不同運(yùn)行方式的運(yùn)行數(shù)據(jù)見表1（電壓取6300V，功率因素：定速時(shí)取0．85、調(diào)速時(shí)取O．95）。
從表1看出：調(diào)速方式運(yùn)行時(shí)，凝泵用電量明顯減少，滿負(fù)荷600MW時(shí)，每小時(shí)節(jié)電312kWh，而在低負(fù)荷240MW時(shí)，節(jié)電效果更加顯著，每小時(shí)節(jié)電458kWh。從對(duì)歷年來機(jī)組負(fù)荷統(tǒng)計(jì)看。我廠機(jī)組低負(fù)荷率越來越高，因此凝泵安裝變頻器節(jié)能效果會(huì)越來越明顯。
以2006年2#機(jī)組負(fù)荷率作為參考，考慮到2#機(jī)組的小修和可能發(fā)生的非計(jì)劃停機(jī)消缺，2#機(jī)組年運(yùn)行時(shí)間為330天。即7920小時(shí)，可算出2007年2#機(jī)組凝泵變頻調(diào)節(jié)的節(jié)能效果（見表2）（上網(wǎng)電價(jià)為：0．3546元／kWh）。
從表2看出，2#機(jī)組凝泵變頻節(jié)電效益一年可達(dá)112萬元，節(jié)能效果相當(dāng)可觀。整個(gè)工程改造結(jié)束后，一年的節(jié)能效果可達(dá)到224萬元。預(yù)計(jì)整個(gè)工程投入一年半即可收回投資。
2）綜合效益
（1）凝結(jié)水泵變頻改造后，功率因數(shù)得以提高，可省去功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，變頻調(diào)速可以在很寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)保持高功率因數(shù)運(yùn)行；
（2）可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流大大減少，避免了因大啟動(dòng)電流造成的絕緣老化及由于大電動(dòng)力矩造成的機(jī)械沖擊對(duì)電機(jī)壽命的影響，減少電機(jī)的維護(hù)工作量，節(jié)約檢修維護(hù)費(fèi)用；
（3）凝泵A改為變頻方式運(yùn)行后，電動(dòng)機(jī)線圈的溫度下降了4～5℃ 。在一定程度上延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命；
（4）采用變頻調(diào)速，減少了凝結(jié)水系統(tǒng)節(jié)流和再循環(huán)分流，母管壓力從2l5MPa下降到1-7MPa左右，提高泵組效率，轉(zhuǎn)速降低使環(huán)境噪音影響得到大大改善，而且控制性能也得到改善；
（5）變頻改造后調(diào)節(jié)閥的調(diào)整頻率降低，閥門可靠性和壽命得到保證。
4 結(jié)語
本工程的關(guān)鍵在于變頻器的選型，應(yīng)選用技術(shù)先進(jìn)的成熟產(chǎn)品，我們?cè)谶x購前做了大量細(xì)致的前期調(diào)研工作，保證使用技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠的產(chǎn)品。
實(shí)踐表明，變頻改造后的凝結(jié)水系統(tǒng)控制性能良好，除氧器水位調(diào)節(jié)穩(wěn)定可靠。節(jié)能效果顯著，減少了凝結(jié)水系統(tǒng)的維護(hù)工作量。凝泵加裝變頻裝置是一種投入產(chǎn)出比較高的技術(shù)改進(jìn)措施，值得在火電廠中大力推廣應(yīng)用。
