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北京利德華福電氣技術(shù)有限公司 供稿
一、 項(xiàng)目概況
吉林省遼源市大唐遼源火力發(fā)電分公司，現(xiàn)有2*330MW發(fā)電機(jī)機(jī)組，其凝結(jié)水泵需變頻改造，凝結(jié)水泵的作用是將凝汽器熱井內(nèi)的凝結(jié)水升壓后送至回?zé)嵯到y(tǒng)�，F(xiàn)對(duì)4號(hào)機(jī)組C凝結(jié)水泵進(jìn)行變頻改造。
二、330MW機(jī)組凝結(jié)C水泵的變頻改造情況介紹
2.1 #4爐凝結(jié)水泵電機(jī)參數(shù)見下表：
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額定電壓： |
6000V |
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額定電流： |
66.5A |
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額定功率： |
560kW |
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功率因數(shù)： |
0.86 |
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額定轉(zhuǎn)速： |
1487r/min |
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絕緣等級(jí)： |
F |
2.2配置高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)配置見下表
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型號(hào) |
HARSVEST-VA06/070 |
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輸入電壓: |
6300 |
輸出電壓: |
0～6000V |
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輸入電流: |
70A |
輸出電流: |
0～70A |
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輸入頻率: |
50 Hz |
輸出頻率: |
0～50Hz |
注：經(jīng)前期對(duì)4號(hào)機(jī)C凝結(jié)水泵在機(jī)組各種工況下的調(diào)研，正常工頻運(yùn)行時(shí)負(fù)載不大于560kW，用戶確定采用560KW電機(jī)適配高壓變頻器。
2.3高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)改造方案
#3、4C凝結(jié)水泵的兩臺(tái)凝結(jié)水泵分別配置一臺(tái)自動(dòng)一拖一的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，分別控制控制3號(hào)機(jī)C凝結(jié)水泵與4號(hào)機(jī)C凝結(jié)水泵，在機(jī)組正常運(yùn)行中，通過(guò)高壓變頻調(diào)節(jié)引凝結(jié)水泵的轉(zhuǎn)速控制水流量，保證凝汽器熱井內(nèi)的凝結(jié)水升壓后送至回?zé)嵯到y(tǒng)。高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)改造后一次圖如下：
圖1 高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)一次主接線圖
圖1中QS1、QS2是變頻器內(nèi)部手動(dòng)高壓隔離刀閘， KM1、2、3是變頻器內(nèi)部的高壓真空接觸器，在變頻器投入變頻運(yùn)行前，先使刀閘QS1、QS2閉合，再合QF1，后方可合KM1，KM2，此時(shí)變頻器進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，可隨時(shí)變頻運(yùn)行；工頻狀態(tài)，高壓真空接觸器KM1分開，高壓真空接觸器KM2分開，KM3閉合，此時(shí)為工頻運(yùn)行狀態(tài)。刀閘QS1、QS2只有在無(wú)高壓、變頻器停止?fàn)顟B(tài)和短路器QF1斷開情況下才能手動(dòng)操作。
圖2 高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行圖
2.4高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)水泵的DCS邏輯和控制方式
2.4.1 DCS系統(tǒng)與4號(hào)機(jī)C凝結(jié)泵高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)接口設(shè)計(jì)
（1) 凝結(jié)水泵的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)：變頻狀態(tài)，采用高壓變頻的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)、真空接觸器KM1、真空接觸器KM2的變頻狀態(tài)節(jié)點(diǎn)信號(hào)相與后的信號(hào)作為凝結(jié)水泵的運(yùn)行信號(hào)；工頻狀態(tài)，采用6KV高壓開關(guān)柜的合閘輔助接點(diǎn)和高壓變頻真空接觸器KM3的工頻狀態(tài)節(jié)點(diǎn)信號(hào)相與后的信號(hào)作為凝結(jié)水泵的工頻運(yùn)行信號(hào)。
（2) 凝結(jié)水泵的跳閘狀態(tài)信號(hào)：共有兩路跳閘指令：
A：當(dāng)變頻器重故障或本機(jī)急停時(shí)，若KM41無(wú)法正常分?jǐn)鄷r(shí)強(qiáng)制QF1分?jǐn)啵?/DIV>
B：當(dāng)用戶發(fā)高壓跳閘指令時(shí)分?jǐn)郠F1。
2.4.2 高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的DCS端控制方式：
如圖3
圖3
高壓變頻的遠(yuǎn)程啟動(dòng)、停止、緊急停，各狀態(tài)量和頻率的給定、反饋等都送到了DCS端并做到了操作畫面上，可以在DCS畫面上通過(guò)手動(dòng)操作啟停高壓變頻器，頻率可以手動(dòng)輸入或者自動(dòng)PID調(diào)節(jié)兩種方式給定。
三、330MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)的變頻改造效果分析
由于#4爐在設(shè)計(jì)時(shí)凝結(jié)水泵電機(jī)的選型偏大，所以在選配高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，是按照#4爐A/B凝結(jié)水泵的正常時(shí)長(zhǎng)期運(yùn)行工況的最大電流進(jìn)行選配。由于#4C凝結(jié)水泵是做A/B水泵的備用，且水流壓力不是很平穩(wěn)，所以#4爐的C凝結(jié)水泵對(duì)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的電流變化情況和運(yùn)行的穩(wěn)定性提出了很高的要求。北京利德華福電氣技術(shù)有限公司的HARSVERT-VA系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的可靠設(shè)計(jì)、核心技術(shù)，對(duì)凝結(jié)水泵系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障；該產(chǎn)品對(duì)負(fù)載功率和電流、電網(wǎng)電壓和電流的擾動(dòng)適應(yīng)力、抗干擾能力很強(qiáng)，同時(shí)配置完善的輸入側(cè)電壓、電流檢測(cè)裝置和輸出側(cè)的電機(jī)馬達(dá)綜合保護(hù)裝置。在凝結(jié)水泵變頻設(shè)備的投運(yùn)調(diào)試時(shí)進(jìn)行了機(jī)組運(yùn)行試驗(yàn)，運(yùn)行中機(jī)組發(fā)電試驗(yàn)成功。變頻器輸出電流達(dá)到系統(tǒng)的額定輸出。
根據(jù)大唐遼源熱電廠歷史運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)，全年運(yùn)行時(shí)間約5500小時(shí)，計(jì)算凝結(jié)水泵變頻改造的年總節(jié)電量為：
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電機(jī)功率（kW) |
負(fù)載參數(shù) |
負(fù)荷率95% |
負(fù)荷率50% |
負(fù)荷率30% |
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560 |
凝結(jié)水泵電機(jī)電流（A) |
63.2 |
33 |
19.95 |
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變頻用電量（KW） |
532 |
280 |
168 |
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工頻用電量（KW） |
560 |
430 |
310 |
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凝結(jié)水調(diào)節(jié)門開度（%） |
38 |
20 |
12 |
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全年的工作時(shí)間（小時(shí)） |
550 |
2750 |
1650 |
從以上的數(shù)據(jù)可見，#4爐C凝結(jié)水泵采用變頻改造的節(jié)能效果非常顯著，投資回收期很短。特別時(shí)在機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷較低時(shí)的變頻節(jié)能效果更好。另外，采用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)對(duì)凝結(jié)水泵進(jìn)行改造后還產(chǎn)生以下的顯著效果：
（1) HARSVERT-VA系列高壓變頻器的移相整流變壓器采用多重化整流技術(shù)提高變頻器網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)，凝結(jié)水泵回路的功率因數(shù)由工頻時(shí)約0.86提高到了0.9，降低系統(tǒng)無(wú)功需求；
（2) 采用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)后，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟，廠用電母線網(wǎng)側(cè)電流由變壓器輸入空載電流逐步變大至運(yùn)行電流，電機(jī)側(cè)電流控制在電機(jī)的額定電流以下，避免電機(jī)工頻啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流，避免對(duì)電網(wǎng)和電機(jī)電氣沖擊和機(jī)械沖擊，運(yùn)行中凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速降低，泵頭及傳動(dòng)系統(tǒng)軸承等磨損較前減輕，設(shè)備維護(hù)周期、運(yùn)行壽命延長(zhǎng)；
（3) 采用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)后，調(diào)速精度得到保證，機(jī)組DCS自動(dòng)控制準(zhǔn)確度提高，改善了機(jī)組自動(dòng)化控制水平，提高機(jī)組熱系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
四、總結(jié)
吉林省遼源市火力發(fā)電分公司采用北京利德華福的兩套HARSVERT-VA高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)對(duì)330MW機(jī)組熱系統(tǒng)的#3、4的C凝結(jié)水泵進(jìn)行改造后，高壓變頻的運(yùn)行狀態(tài)良好，機(jī)組運(yùn)行控制調(diào)節(jié)方便，在機(jī)組不同負(fù)荷下節(jié)能效果顯著，大大降低了廠用電率、節(jié)約發(fā)電成本，提高電廠效益和競(jìng)爭(zhēng)力。這一工程的成功實(shí)施進(jìn)一步證明國(guó)產(chǎn)高壓變頻調(diào)速技術(shù)在大功率逆變技術(shù)和應(yīng)用成熟，在今后330MW及以上機(jī)組的凝結(jié)水泵變頻改造的推廣應(yīng)用提供可貴經(jīng)驗(yàn)。
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