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新型变频工艺改良

2017-09-13 171次
摘要:凝结水泵是火电厂的重要辅机之一,其耗能在电厂厂用电中占一定的比重,电厂辅机的节能潜力较大。目前,国内有许多电厂的凝结水泵采用定速泵,由于其容量一 般是根据生产中可能
凝结水泵是火电厂的重要辅机之一,其耗能在电厂厂用电中占一定的比重,电厂辅机的节能潜力较大。目前,国内有许多电厂的凝结水泵采用定速泵,由于其容量一 般是根据生产中可能出现的最大负荷来选择,而实际运行往往比设计值小,而变频技术是根据负荷来调节凝结水泵的功率,凝结水泵的出力随发电机组负荷的变化而 变化,从而达到降低火电厂厂用电率的目的。本文以贵州华电集团某发电企业凝结水泵的变频改造为例,分析其节能效果。

  1电厂凝结水泵运行现状及改造分析

  1.1凝结水泵系统现状及存在的问题

  某电厂1、2号机组,每台机组配置2台全容量(1运1备)凝结水泵,其主要技术规范。

  根据该厂提供的凝结水泵相关运行数据,凝结水泵的主调阀位、出口压力和流量与机组负荷变动的对应关系所示。

  可知,机组在满负荷情况下,凝结水泵出口压力调节阀开度为65%左右,而在100%~66%额定负荷运行时,随着运行负荷的逐渐降低,凝结水泵 出口压力不断加大,主调阀位开度逐渐减小,亦即在100%~66%额定负荷区间运行时,主调阀位开度均在65%以下,阀门一直处在节流状态,且随着运行负 荷的逐渐降低,节流损失越来越大。由于机组主要在晚间参与调峰,且每台机组的凝结水泵为1运1备运行方式,因此凝结水泵的出力必须具有较大的调整空间;并 考虑到在低负荷运行时,凝结水泵出力变化较小,因此过多地消耗了不必要的电量,此时除氧器补水只能依靠大量再循环水进行平衡,再考虑到除氧器一般为高位布 置,又更多浪费了凝结水泵电动机功率。如果利用高压变频技术对每台机组的凝结水泵进行变频控制,就可以实现凝结水泵的适时变负荷调节,既可改善凝结水系统 的调节品质,又可以提高凝结水系统的运行可靠性,同时根据机组的变负荷和低负荷运行情况,适时降低机组的补水量,避免凝结水泵不必要的能耗,将大大改善凝 结水系统的经济性,节约可观的厂用电量。

  1.2凝结水泵变频改造分析

  由于6 kV高压电机的变频改造费用较高,综合考虑变频改造的技术经济性,本次节能改造仅对每台300 MW机组的2台凝结水泵的电动机加装1套变频调速系统,全厂共加装2套。在凝结水泵加装变频调速系统后,当机组根据电网的要求在最低不投油稳燃负荷到 100%额定负荷甚至BMCR工况运行时,凝结水泵无须以额定转速运行,变频调速系统可适时闭环控制凝结水泵电动机转速,而不再需要调节阀门的开度,凝结 水泵电动机将在小电流、低频率下运行,可以节约大量的厂用电量,预期节能效果可达50%左右。

  2凝结水泵具体改造方法

  2.1改造方案

  对应每台机组,凝结水泵正常运行方式为:1运1备,因此只需设置1套高压变频调速系统,通过切换变频器来进行凝结水泵的运行方式调整。1套变频 调速系统由高压变频器、高压变频器专用隔离变压器、工频、变频旁路切换柜、电动机、水泵及后台控制系统构成。系统主回路电气原理所示。

  2.2高压变频器容量选配高压变频器容量选配。

  2.3系统控制凝结水泵变频装置具有与分散控制系统(DCS)注:旁路切换柜开关之间需设置机械和电气连锁,防止误操作。

  的通信接口,变频装置根据DCS控制指令,控制电动机的启动、停止,控制电动机的转速;变频装置通过通信接口向DCS反馈变频装置的主要状态信号和故障报警信号。

  在正常工况下,由运行人员根据工艺需要,通过对各台DCS控制系统调节凝结水泵电动机的转速以控制凝结水流量。同时,变频器柜配置有控制操作装置,可以在变频器现场对设备的运行情况进行监控,控制变频器启停,直接输入变频器速度给定值(一般用于设备调试、检修)。

  现有DCS系统需增加凝结水泵变频器的控制功能,相应需增加部分信号隔离、传送、转换、控制方面的器件,并对DCS系统程序做相应的修改及增加部分程序。各设备之间必要的通信信号。

  2.4设备安装地点及其他配套改造工作(1)安装地点及布置。变压器柜等安装地点应满足无粉尘、无结露、无腐蚀性气体、环境温度- 20~45℃,通风、散热良好的室内,故需在生产现场(汽轮机房0 m)建设1座配电室。根据现场实际情况,变压器柜、功率单元柜、控制柜可采用横向布置。

  (2)散热及通风。由于变频器和隔离变压器工作时会产生一定的热量,而周围环境恶劣,不允许利用外界空气自然散热,配电室中需安装空调,保证合适的配电室内部温度。

  (3)电缆敷设。由于变频装置与配电室、主控室不在一起,相互间的动力及控制线缆需重新架设。

  (4)控制系统改造。将变频装置信号接入现场DCS控制系统,变频装置根据DCS控制指令,控制电动机的启动、停止,控制电动机的转速;变频装 置通过通信接口向DCS反馈变频装置的主要状态信号和故障报警信号。DCS系统需增加部分信号隔离、传送、转换、控制方面的器件,并对DCS系统程序做相 应的修改,并增加部分程序。

  3改造效果及节能分析

  3.1改造的效果(1)采用先进的变频器调速技术和PLC控制技术,由变频器实现无级平滑调速,动态响应快。调整灵活稳定,大大提高了系统的自动化程度,凝结水泵的流量调节性能也得到很大提高。

  (2)实行变频调速后,通过改变变频器的频率来调节电动机的转速,大大简化了调节手段,变频器既是动力源,又是实行机构,取代了电动阀。

  (3)实行变频调速后,该设备的输出功率自动跟随负载的变化而变化,大大减少了电能的浪费。

  (4)凝结水泵改用变频器后,在降低水泵转速的同时,噪音大幅度地降低,当转速降低60%时,水泵附近1.5 m噪音水平约为85 dB,比工频运行时的110 dB减少25 dB.同时消除停车和启动时的打滑和尖啸声。

  结语

  (1)凝结水泵采用变频变流量系统方案,节约能源,切实可行,效果明显,特别适用于负荷变化较大的系统。本文例子中的水泵采用变频调节控制总投资约180万元,年节电157.0万kWh,折合标准煤991.3 t,按上网电价0.35元/(kWh),每年节约资金约55万元,约3.3年收回投资,经济效益显著。

  按1 kg煤燃烧后排放1.98 kgCO 2计算,进行变频改造后2台机组年可减少CO 2排放1 962.8 t,减排效果明显。

  (2)采用变频调速技术后,由于电机、水泵的转速普遍下降,减少了机械摩擦,延长了设备的使用寿命,降低了设备的维修费,同时也降低了风机的噪音。

  (3)采用变频调速后,电机可以软启动,启动电压降减小,大幅度减少了对电网的冲击。

文章来源:上海弘泱机械科技有限企业
责任编辑:上海弘泱机械科技有限企业
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