变频器在火力发电厂中的应用

变频器论文

变频器在火力发电厂中的应用

摘要：为降低火电厂中各种泵的能量消耗，利用变频器对凝结水泵系统进行改造，把原来的利用挡板或阀门进行调节改造成利用给水流量信号、凝结水流量信号等其他信号控制变频器的输出电压和频率，进而调节凝结水泵电机的转速。试运行结果表明：在汽轮机组负荷相同的条件下，凝结水泵电机变频运行的实时功率大大低于工频运行的实时功率，以凝结水泵年运行6 Ooo h计算，年节电191．52×104 kW·h，且随着汽轮机组负荷率的降低节能效果越来越明显。利用变频器对凝结水泵电机转速进行调节响应速度快，能够及时跟踪工况的变化，同时彻底消除了节流损失，从而降低了能耗。

关键词：节能；变频器；凝结水泵；除氧器水位；给水流量信号；凝结水流量信号

中图分类号：TU856 文献标识码：A

Application of frequency conV erter in thermal power plant

Abstract：In order to reduce the power consumption of pumps in the丌nal power plant，the frequency converters are used in the retrofitting of condenser pump systenl．The regulation of baffle or throttle is replacedby the control of condenser pump speed，which depends on the output frequency or V oltage of frequency converters controlled by the signals of feed wat er flow，condenser flow，and so on．Trial operation shows that，under the same unit load，the power consumption of condenser pump operating with va“able frequency is much lower than that with constant frequency．If the condenser pumps operate 6 000 h per year，the power saV ing will be 191．52×104 kW·h．The lower the load rate is，the bigger the saving is．Furthermore，the pump speed control by frequency converter has quicker response，which in time follows the operating condition，totally e“minates the throttle 10ss and reduces energy consumption．

Key words：energy saving；frequency converter；condenser water pump；deaerator water level；signal of feed；water flow；signal of condenser flow

0 引言

随着人类经济的不断发展，人均能耗不断攀升，节能的重要性日益突出。目前，火电机组平均厂用电率在7％～8％之间，其中75％的电能是被各种泵与风机消耗的，我国泵与风机的效率同世界先进水平相比大约低30％，因此，探讨一种合理可行的节能方案并在电厂中推广应用，无疑能够大大推进我国的节能减排工作。厂用动力的变频调节相对于挡板或阀门调节有着几大突出优势：一是彻底消除了节流损失，二是变频器响应速度快，能够及时跟踪工况的变化，从而降低能耗。同时，由于出口挡板和阀门不再参与调节，提高了使用寿命，电机转速的降低也减轻了电机轴承的维护量[1-2]，因此各种中、低压变频器在电厂的节能改造项目中被大量使用。

目前，多种变频器被广泛地使用在不同的动力设备中，改造方案多种多样，设备运行后往往出现很多问题，甚至部分电厂的变频器在投入使用不长时间之后就处于一种闲置状态。本文通过在调试进口A—B PowerFlex7000型和国产HVF一Ⅱ型变频器过程中得到的经验教训，探讨一套成型的改造思路，把问题解决在设计选型阶段。

1结水泵电机变频调速系统设计方案

1.1 设备概况

以凝结水泵变频改造为例，国产引进型N300—16．7／538／538中间再热凝汽式330 MW汽轮机组采用的凝结水泵电机一般为YI。S560型，额定功率1 ooo kW，电压6 Ooo V，电流115 A，转速1 486 r／min。机组正常运行时，2台凝结水泵1台运行，1台备用。当运行泵发生故障时，备用泵自启并投入运行[3]。凝结水通过凝结水泵升压后，流经各低压加热器和凝结水主、副调节阀到达除氧器。凝结水主、副调节阀开度由除氧器实际水位、给定值、给水流量和凝结水流量构成的除氧器水位控制回路(单冲量或三冲量)调节控制。机组正常运行时．凝结水主、副调节阀开度如表1所示。由表1可以看出，凝结水泵长期处于极度节流状态，造成能量大量浪费，效率极低。

表l部分负荷下的凝结水主、副调节阀开度

采用j 冲量凋节，调节器PlD 。的输出加上给水流量信号，作为调节器PID 。的给定值，并与凝结水流量比较，经过比例积分运算后，输出控制调节阀的开度。凝结水泵变频改造后，仅i 冲置信号输出至变频器，再由变频器内部控制单元输H{调整电压及频率，进而控制凝结水泵电机转速，满足除氧器水位调节要求。凝结水泵变频改造前后除氧器水位控制回路见图1。

1.3变频器在凝结水泵电机调速系统中应用[6.7]

对于泵类等一运一备的设备，为降低成本采用

一托二的方式，具体接线如图2所示。

（a) 变频改造前除氧器水位控制逻辑

(b)变频改造后除氧器水位控制逻辑

图1变频改造前后除氧器水位控制逻辑

a ．正常运行方式。正常运行时，如1号泵运行在变频调速状态下，电源通过QS 1变频器，再通过QS 2输输出至1号凝泵电机。此时2号凝泵电机备用。

b ．一台泵发生故障情况的运行方式。当变频控制的T 作泵或相应的电机出现异常需停机时，可通过DSC 组态工频启动备用泵。

c ．当一段厂用母线失电后的运行方式。变频器段供失电后，自动启动备用泵。

d ．变频器发生故障需长期退出运行时的运行方式。当变频器发生故障，短期不能恢复运行时，