浅析2×300MW循环流化床机组带前置泵的电动给水泵组变频改造与节能

浅析2×300MW循环流化床机组带前置泵的电动给水泵组变频改造

与节能

辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司2×300MW循环流化床机组给水系统设计为3×50%额定容量电动给水泵组，两运一备，厂用电率高。通过对电动给水泵组进行变频改造，结合液力耦合器的改造和逻辑保护的优化，使该泵的耗电率大幅下降，提高了机组的经济性和安全性。

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引言

近年来，随着电网容量的不断增加，用电峰谷差也逐步增大，需要机组调峰幅度相应增大。辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司2×300MW机组给水系统由3台5200kW 50%额定容量电动给水泵组（带同轴前置泵）和给水调节系统组成，在正常情况下，给水泵采用两运一备方式，主要采用液力偶合器调速。而作为我厂最大辅机设备的给水泵，虽然配备有液力耦合器调速，但是电机在固定转速下随着给水泵输出转速的降低，给水泵组的效率也逐渐降低，尤其在低谷调峰时给水泵效率更低，给水泵耗电率也一直居高不下，直接影响到全厂经济技术指标和节能效益。因此，对电动给水泵的调节方式进行优化，进行变频节能升级改造是十分必要的。

一、目前机组生产状况和能耗情况

1.电动给水泵组的组成

我厂电动给水泵组的基本配置为：前置泵+电动机+液力耦合器+主给水泵，由电动机同轴驱动，电动调速给水泵组一般均采用液力耦合器调速方式。在整个电动给水泵组中，前置泵、电动机及主给水泵的效率相对稳定，但是液力耦合器存在较大的能耗，是导致液力耦合器效率低下的主要原因。

液力耦合器驱动调速的电动给水泵的节电潜力是很大的。给水泵的最大流量是按锅炉最大连续蒸发量的1.05～1.10计算的，液力耦合器是按给水泵最大流量配套的，这样一来，即便在额定工况运行，给水泵液力耦合器已经偏离额定工况10%左右。表1中，2012年2号机组年平均负荷率分别为71.2%，由于负荷率较低2号机组给水泵液力耦合器勺管最大平均开度为47.3%最小开度为37.47%。液力耦合器最高效率点为其额定工况点，偏离额定工况效率明显降低，这是调速型液力耦合器的最大弊端，2012年2号机组液力耦合器实际运行效率分别为44%～35%。分别较额度工况点效率降低47%～57%，可见给水泵节电空间是很大的，进行变频节能改造是非常必要的。

2.主要生产技术指标

辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司2号机组2012年主要生产技术经济指标分别为：

2号机组

1、年发电量：127993.8 万千瓦小时

2、年供电量：114247.2 万千瓦小时

3、年厂用电量：13746.5 万千瓦小时

4、年给水泵耗电量：3814.2 万千瓦小时

5、年运行小时数：5991.88 小时

6、年平均负荷率：71.2 %

7、上网电价：0.414 元/kwh

8、标煤单价：690.9 元/吨

9、供电煤耗：379.59 g/kwh

通过以上统计资料，可知2号机组给水泵年平均耗电量占发电量的2.8%，占发电厂用电率的28%，可见给水泵耗电量是很大的。

二、改造情况

液力耦合器驱动调速的电动给水泵是不能直接进行变频改造的。要想进行变频改造，首先必须解决液力耦合器的改造问题，我厂采用将液力耦合器改造为工变频切换型多功能液力耦合器。所谓工变频切换型多功能液力耦合器，就是保留液力耦合器不动，应用泵轮调速法对液力耦合器内部结构和系统进行改造，使同一台液力耦合器具有工频定速输入时是调速型液力耦合器；变频调速输入时是增速齿轮箱两种运行方式，且两种运行方式可以切换运行的工变频切换型多功能液力耦合器。实现这一改造后，液力耦合器具有了两种功能，一是工频运行时的液力耦合器的调速功能（这是原来就有的），二是变频调速运行时的增速齿轮箱的输出功能（这是改造后新增的）两种功能可以互相切換。这一工变频切换型液力耦合器，便于工变频切换，方便灵活，安全可靠。有了上述功能，将A、B给水泵的两台液力耦合器改造成工变频切换型多功能液力耦合器，增加与给水泵电动机配套的高压变频器和相应的隔离开关，就可以实现A、B给水泵通过切换的变频方案了。实现通过切换（耦合器调速方式也随之相应切换）的变频运行方式。既便于给水泵的定期切换运行，又便于互相备用。正常运行方式为变频调速泵运行，液力耦合器调速泵备用。

改造后，变频调速是通过改变电源的频率，用以改变异步电动机的电机转速而进行调速的，变频调节精度高，节能量大。液力耦合器的主油泵和工作油泵与电动机为同轴布置，用变频器进行调节转速时同时将改变主油泵和工作油泵的出力，为了保证给水泵正常运行的油压，我们将给水泵耦合器里的主油泵和工作油泵拆除，将主油泵和工作油泵的出口管路切断用钢板将其密封堵死。并且在外面布置原系统出力的电动主油泵和工作油泵，用以保证给水泵的运行油压，布置外置电动油泵将液力耦合器的油箱底部开孔将油引到电动主油泵和工作油泵的入口，在原油系统管路上开孔与外置电动油泵出口相连接，使整个油系统由电动油泵提供动力，保证稳定的运行油压，采用变频调速来调节给水泵的流量。

由于火电厂锅炉给水泵，入口水温近似饱和水温，为保证不发生汽蚀，设置了与电机同轴的低速前置泵。给水先通过前置泵升高压力后，再进入给水泵。这样就使给水泵入口的压力大于给水温度所对应的汽化压力，避免了给水泵的汽蚀。前置泵是在1493r/min下定速运行的，给水泵组进行变频调速型液力耦合器电动给水泵改造后，前置泵如何运行，是继续保持定速运行，还是由给水泵电动机同轴驱动变速运行，成了必需解决的技术关键。通过对我厂2机组A、B给水泵进行了有效汽蚀余量和必需汽蚀余量的理论分析和计算，始终保持有效汽蚀余量大于必需汽蚀余量，即保证变频运行时前置泵出口压力大于0.65MPa，否则关小液力耦合器勺管开度，提高变频器运行频率，这样前置泵由给水泵电动机同轴驱动变速运行是安全可靠、经济合理的，即保留原有前置泵不动，由给水泵电动机同轴驱动变速运行。

三、改造后效益

从表2、表3可以得知负荷相同时给水泵变频运行时电流比工频运行时降低100A；变频时给水泵耗电率降低0.67%，节电率为23.9%。

若按照节电率20%计算，则相应节约了：

四、结论

变频调速型液力耦合器电动给水泵比液力耦合器调速电动给水泵节能是肯定的，变频改造后，可降低发电厂用电率近0.6个百分点，给水泵的变频改造带来了非常可观的经济效益和社会效益。