科陆CL2700高压变频器在发电厂凝结水泵上的应用

1 项目概况
变频调速装置可以使电动设备处于最佳运行状态，大大提高运行效率，达到节能的目的。以前在发电厂变频调速技术主要用于中、小型设备上，如给煤机、给粉机、中、小型风机、水泵及其它领域等，并得到了广泛的应用。目前高电压大功率电动机的变频调速装置的使用也越来越多。我公司的2X300MW机组凝结水泵，通过技术改造，大胆使用了高压变频器，获得了很好的经济效益，并取得了一定经验。

2 凝结水泵变频改造方案
凝结水泵是汽轮机热力系统中的主要辅机设备之一，它的作用是把凝汽器中的凝结水打入低压加热器加热后送入除氧器内。由于凝结水泵采用定速运行，出口流量只能由控制阀门调节，节流损失大、出口压力大、管损严重、系统效率低，且经常发生泄漏，造成能源浪费。而且由于控制阀门为电动机械调整结构，线性度不好、调节品质差、自动投入率低；频繁的开关调节，容易出现各种故障，使现场维护量增加，造成各种资源的浪费。
我公司300MW机组配备2台100%容量的凝结水泵，型号9LDTNA4，额定流量841m3/h，扬程280m，转速1480rpm，配用1000kW的异步电动机，阀门调节。现增设高压变频器采用无级调速，功耗随机组负荷变化而变化，进而提高设备利用率，达到实现最佳经济运行目的。改造遵循“最小改动，最大可靠性，最优经济性”的原则。系统改造如图2所示。

从图2方案看出：用1台变频器连接2台电机，正常时变频器拖动1台凝泵变频运行，另1台工频备用；当变频器或运行的凝泵发生故障时，备用凝泵可以工频运行，使用原来的阀门调节方式，保证机组正常运行。
2.1变频改造方案的优缺点分析
充分利用变频器和现有设备，投资相对较少，既保留了原系统的控制操作方式不变，又保证了系统改造后紧急状态下的工频恢复运行，易于系统维护。缺点：系统接线较复杂；需增加高压断路器，二次回路需要增加闭锁回路；定期切换操作较繁琐。
2.2 正常运行方式
正常时，比如#51泵运行在变频调速状态下，电源通过#50开关至变频器，然后通过#510输出至#51泵电机。此时#52泵的#52凝泵工频开关处于备用状态，各开关的逻辑关系如下：
（1）工频开关合闸条件：

（2）变频器出口开关的合闸条件：

2.3 一台泵发生故障情况的运行方式
当变频控制的工作泵发生故障跳闸，或出力不足等故障时，另一台泵会自动工频投入运行（与原自投方式一致）。将发生故障的泵处理好后，再按上述方式切换至变频运行。在此之前备用泵只能工频运行，不能调速。
相关控制回路必满足下列逻辑：

2.4定期切换的顺序操作
（1）合#52凝泵工频开关，工频开启#52泵，调整负荷由#52凝泵接待。
（2）断开#510开关，合上#51开关，#51凝泵工频运行，调整负荷由#51凝泵接待。
（3）断开#52开关，合上#520开关将#52接入变频器，变频控制开启#52泵。
（4）调整#52泵变频运行接待全部负荷后，停#51泵至备用，切换完成。#52泵切换到#51泵，顺序相同。
2.5 高压变频器的选用
通过收资和调研，结合凝泵运行实际情况，决定采用国产引进型高压变频器，我们使用了北京利德华福的HARSVERT－A06/130高压变频器，具体参数如表1

3 使用变频器的效益分析
（1）节约厂用电效果显著
表2是部分运行数据，对本机改造前后的电流作一个纵向比较，可以发现电流减小许多。

表3是某月的电能统计，作一个同类机组的横向比较，可以看出凝泵用电减少许多。

以每台机组年发电量15亿千瓦时计算，使用变频器可节约厂用电330万千瓦时，折合人民币100万元。
（2）减少电机启动时的电流冲击
电机直接启动时的最大启动电流可达额定电流的7倍；星角启动为4～5倍；电机软启动器也要达到2.5倍。观察变频器起动的负荷曲线，可以发现它启动时基本没有冲击，电流从零开 始，仅是随着转速增加而上升，不管怎样都不会超过额定电流。因此凝泵变频运行解决了电机启动时的大电流冲击问题，消除了大启动电流对电机、传动系统和主机的冲击应力，大大降低了日常维护保养费用。
（3）延长设备寿命
使用变频器可使电机转速变化沿凝泵的加减速特性曲线变化，没有应力负载作用于轴承上，延长了轴承的寿命。同时有关数据说明，机械寿命与转速的倒数成正比，降低凝泵转速可成倍地提高凝泵寿命，凝泵的使用费用自然就降低了。
（4）降低噪音
我厂凝结水泵改用变频器驱动后，降低水泵转速运行的同时，噪音将大幅度地降低，当转速降低50%时，噪音可减少十几个绝对分贝。同时消除了停车和启动时的打滑和尖啸声，克服了由于调门线性度不好，调节品质差，引起管道锤击和共振，造成给水系统上水管道强烈震动的缺陷。凝结水泵变频运行后，噪音、振动都大为减少，变化相当可观。
总之，大型汽轮发电机组凝泵推广使用变频调速器，可以大幅度降低厂用电率，减少发电成本，提高竞价上网的竞争能力。