电厂凝结水泵电机的变频调速节能改造

电厂凝结水泵电机的变频调速节能改造
发表时间：2019-03-22T15:32:30.297Z 来源：《防护工程》2018年第34期作者：王增斌
[导读] 随着经济的持续发展，能源消耗日渐增多，长此以往，造成能源急剧减少
青岛捷能电力设计有限公司山东省青岛市 266000
摘要：随着经济的持续发展，能源消耗日渐增多，长此以往，造成能源急剧减少。

电力工业是我国国家的经济基础产业，能源消耗非常大，可以说是能源消耗的主要行业。

根据预测，电力企业有巨大的节能潜力，如果采取有效的节能措施，整个电力行业至少可以节省总耗电量的5%的电量。

所以，如果能在电力行业中通过技术改造，提高电力的生产率和使用率同时降低能源的消耗率，将更有利于电力工业的可持续发展。

目前，电力企业的发展受到网上竞价、煤价上涨等因素的制约，所以企业要从节能降耗方面入手，来降低成本、提高企业的经济效益和竞争力。

凝结水泵是电厂汽轮机热力系统的重要设备之一，该水泵电机的耗电量约占电厂总用电量的0.45%。

通常电厂为了保证凝结水泵电机的安全性和稳定性，在使用凝结水泵电机的时候会留有较大的安全裕量并且采用阀门节流，但这样的话常常导致能源严重浪费。

所以，本文主要通过介绍电厂凝结水泵相关概述，阐述电机变频调速节能的原理及其节能效果，探讨凝结水泵电机变频调速节能改造的可行性。

关键词：电厂凝结水泵电机；变频调速；节能改造
引言
随着社会经济的快速发展，能源消耗逐年递增，能源紧缺的问题越来越明显。

为了响应可持续发展、提高自身的竞争力，各企业都在发展节能技术，降低电厂的厂用电耗率。

通过介绍电厂凝结水泵，阐述电机变频调速节能的原理，分析改造后电厂凝结水泵电机的节能效果，来讨论凝结水泵电机变频调速节能改造的可行性。

1凝结水泵概述
在火电热力系统中，凝结水泵是其中重要的辅机设备，主要作用是输送凝汽器中的凝结水，将其打入低压加热器之后，经过加热输送到除氧器中。

传统凝结水泵采用的是定速运行的方式，主要靠控制阀门开关调节出口流量，因此其节流损失较大、出口压力高，长期运行中会造成严重管损，使热力系统的运行效率降低，且容易出现泄漏问题。

同时，其控制阀门结构为电动机械，线性度和调节品质较差，使自动投入率也进一步降低。

而使用开关进行频繁调节，会加大各种故障发生的概率，增加了现场的维护工作，进而形成资源浪费。

对凝结水泵进行改造时，利用变频技术改造，可以使其根据机组负荷变化自动调节输出功率，通过变频器转速对除氧器的液位进行调整，在正常运行状态下，将凝结水泵的出口电动门和母管调节开启，不仅可以减少节流损失，也可以降低给水泵的电机电流，实现长期节能减耗的长远目标。

以2×100％配置为例，是以100％容量的泵始终一台运行，另一台备用组成，其凝结水系统组成如下图1所示：
图1
2变频调速原理
根据交流异步电动机转速公式，可以进一步进行异步电动机转速改变的分析，其公式如下：n=（1-s）n1=（1-s）f1/p
其中，n为电动机运行中的实际转速；n1为电动机同步转速；f1为电动机的电源频率；s代表电动机转差率；p指代电动机的极对数。

在电源频率发生改变时，同步转速与频率呈现正比特点，当异步电动机转速随之改变时，可以通过改变电源的频率，来对异步电动机转速进行平滑调节。

在基于转差率不变、同步转速与电动机转速同步变化的情况下，可进行频率调速，所以变频调速的精确度较好，功率因数与效率都比较高，可实现较好的闭环自动控制。

采用变频控制的情况下，风量与转速下降到80％的情况下，功率也会下降到额定功率的一半左右，可以起到明显的节能功效。

3凝结水泵节能优化的基本原则
凝结水泵节能降耗的优化改造需要遵循以下原则：凝结水泵节能降耗改造的前提条件是改造后的水泵要与机组具有良好的配套性，其流量、扬程要与机组在负电工况情况下向配套；凝结水泵的改造，不仅要节能降耗，理想状态还要提高其运行效率，达到高效率，低能耗的目的；凝结水泵地零件要容易买到，成本低，要有良好的检查维修工艺，保证水泵出现问题能够及时进行维修和养护。

4电厂凝结水泵电机的变频调速节能改造方案
4.1单台变频泵运行方式
在凝结水流量比较小的情况下，如果单台凝泵运行满足机组需要，可使其实现正常运行，就可以采用单台变频泵运行的方式。

以300mw的国产机组凝结水泵为例，其最大设计流量为每小时430t，在约800转时处于转速共振区，此时会产生较大振动，会对泵体和管道产生较大损害。

在设定转速时，要考虑到低流量情况下会对泵体汽蚀产生的影响，可将最低转速设置为900r/min，凝结水流量430t/h以内区间就是单台变频泵变频调节的区间。

4.2两台凝泵运行方式
这种运行方式是一工一变的形式，一台凝结水泵由原先的工频泵改造为变频泵，而另一台工频泵作为备用，在改造之后可以有效提高变频设备的利用效率，使系统的节能效果提升。

同时，采用定期设备轮换制度，在变频电机运行一段时间后，将其改造为工频电机，之后再运行一段时间对备用系统进行检验。

在具体运行工程中，电厂的集控室可以实时采集除氧器的水位信号，将其进行信号转换，作为变频器的输出频率信号，在此频率下运行变频器拖动电机，母管的流量也会随之而发生变化。

并且可在两台凝结水泵间设置故障联锁，在一台变频器发生故障停机时，可以迅速切换备用泵，确保发电的稳定、可靠。

4.3变频改造中需解决的问题
第一，在使用一套变频装置的情况下，要保证两台凝结水泵在同一时间是处于不同状态的，一台为变频运行状态，而另一台是处于工频备用中；第二，在凝结水泵的变频装置中，将相关信号接入DCS控制系统的情况下，要仔细核对和调试信号的接线方式；第三，在之前的逻辑基础上，加设变频器启动等相应的逻辑，对两台凝结泵的变频运行中联锁和保护逻辑进一步改进；第四，合理增设、修改凝结水泵
的DCS操作画面。

5改造后电厂凝结水泵电机的节能效果分析
通过变频调速改造优化后，电厂凝结水泵在不同负荷情况下，电流都发生了相应的下降，说明电耗降低，不仅节省能源，还节省电厂的开销，具有比较大的经济效益。

另外，之前靠阀门节流，水泵电机和电动机经常损坏，维修费用高，相比之下，用变频调速改造优化后，水位的稳定使得电机情况比较稳定，较少出现维修状况，电机维修成本大大降低，无形中也是在为企业节约能耗。

再者，经过变频调速改造优化后，凝结水泵电动机起动时实现了软起动，电流值一直都没有高于额定电流值，使得电流较稳定。

改造后的凝结水泵在噪音方面也有所改善，不再有刺耳的声音，改善了环境。

结语
随着社会的发展，能源的紧缺和环境的污染日益成为突出的问题，为了经济的可持续发展，社会各界已经开始正视这个问题。

对于电力行业，过往的机组负电荷调整方式能耗损失较大，无论对企业还是对整个社会环境来说都造成较大浪费。

现今电厂对凝结水泵进行变频调速优化改造，改造后的凝结水泵节电效果明显，而且能够降低噪音，改善环境，效果非常好。

对电厂凝结水泵进行变频调速是一个有效的节能降耗途径，望今后该技术能够发展得更好，为企业创造更多的效益，使其可持续发展。

参考文献：
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