凝结水泵电机变频改造方案.docx
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凝结水泵电机变频改造方案
新疆宜化化工有限公司热电分厂
凝结水泵电机变频改造方案
批准：
审定：
审核：
编制：
新疆宜化化工有限公司热电分厂
2019年06月
一、工程简介2
三、改造原因3
四、调研情况4
八、风险评估6
九、补充说明6
十、预期效果7
新疆宜化化工有限公司热电分厂
凝结水泵电机变频改造方案
一、工程简介
工程名称：
新疆宜化电厂凝结水泵电机变频器改造项目
建设地点：
新疆昌吉州五彩湾工业园区新疆宜化化工有限公司热电分厂
工程性质：
技改项目
二、现状把握
新疆宜化热电分厂2*330MW机组的四台凝结水泵电机目前采用工频运行方式，两台凝结水泵电机互为备用。
凝结水泵为多级离心泵，设计流量为1021t/h，扬程为318m，运行时出口压力高，除氧器上水调门节流明显，尤其机组启动及低负荷阶段，需配合开启凝结水再循环调门控制出口压力，导致再循环管道振动及冲刷现象明显，目前我厂#1、#2机组凝结水系统已多次发生再循环旁路阀及阀后管道冲刷减薄泄漏事件，降低了机组运行安全可靠性。
电机铭牌：
电机型号
YKKL560-4
绝缘等级
F
安装方式
V1
额定功率
1250KW
防护等级
IP54
重量
8250KG
额定电流
85.6A
额定转速
1500rpm
电机生产厂家
额定电压
10kV
额定功率因数
0.88
南车株洲电机有限公司
高压变频器原理简述：
水泵轴功率与其转速的立方成正比，当电机转速从N1变到N2时，其电机轴功率P的变化关系为：
P2/P1=（N2/N1）³，即水泵转速略有降低功率便有较大幅度的下降，可见降低电机转速能得到立方级的节能效果。
交流电动机的转速公式n=60fp（p为电机极对数），即转速n与频率f成正比，通过改变电源频率即可改变电动机的转速，达到降低电机运行功率、节能目的。
变频器是一种使电动机变速运行进而达到节能效果的设备，目前广泛使用的高压变频器是一种串联叠加型高压变频器，即采用多台单相三电平逆变器串联连接，输出可变频变压的高压交流电。
高压变频器本身由变压器柜、功率柜、控制柜三部分组成，三相高压电经高压开关柜进入，经输入降压、移相给功率单元柜内的功率单元供电，主控制柜中的控制单元通过光纤对功率柜中的每一功率单元进行整流、逆变控制与检测，根据实际需要通过操作界面进行频率的给定，输出可变频率、可变电压的电源来改变电机转速。
三、改造原因
3.1电机采用工频的运行方式，存在以下问题：
3.1.1启动电流大：
启动电流一般为4-7倍的电机额定电流，较大启动电流，不仅对电机、管道产生冲击，且影响同一母线上其他电气设备的正常运行。
3.1.2资源浪费：
采用直接启动、工频运行方式，给水量不能随着季节、机组运行工况、负荷等变化自动调整流量、压力，经常出现水量供给过剩、设备超压运行等现象，造成资源浪费；而且运行中电机功率不可调，往往出力过剩，存在“大马拉小车”的现象，效率低下，造成电能浪费。
3.1.3自动化程度低：
由于给水流量不能自动调节，调节给水量增加了许多繁琐的人工操作，增加了不安全隐患因素。
3.1.4缩短了设备的使用寿命：
由于给水流量不能调节，管道时常过压运行，对电机和泵体、给水系统冲击较大，对电动机和机械设备也会造成严重的电磁应力和机械应力，缩短设备的使用寿命，增加了设备维护量和维护成本。
综上所述，需要对凝结水泵电机进行变频改造，实现变频自动调节控制。
3.2机组各个负荷工况下凝泵工频/变频运行参数分析表：
负荷
MW
负荷占比
%
凝泵
运行方式
频率
Hz
转速
rpm
运行电流
A
有功功率
kW
耗电率
%
节电率
%
综合节电率%
300
20
工频
50
1485
72.2
1100
0.37
37.8
52.46
变频
40
1188
45.9
700
0.23
250
40
工频
50
1485
70.2
1100
0.44
50
变频
35
1039
36.1
550
0.22
200
30
工频
50
1485
70.2
1100
0.55
60
变频
30
891
29.5
450
0.22
150
10
工频
50
1485
71.7
1100
0.73
69
变频
25
742
29.5
450
0.22
根据上表分析得知，同等工况下，凝泵变频运行较工频运行耗电率要低，尤其低负荷阶段，节电效果明显。
经初步计算，变频改造后凝泵综合节电率可达52.5%，节能空间大。
四、调研情况
经调研，如五彩湾工业园区的东方希望电厂、恒联电厂、华润宜昌等电厂凝结水泵电机都进行了变频改造，取得了良好的节能效果。
五、技改方案
5.12*330MW机组对1A、2A凝结水泵电机进行变频改造，各增加一台高压变频器，采用“一拖一”运行方式。
5.2高压变频器装置布置于汽机房6.3m层10kV配电室，电缆采用下进下出连接方式。
5.3在高压柜与变频器之间敷设10kV高压电缆（3*120）、10*1.5，4*4控制电缆。
5.4在变频器控制柜与DCS柜之间敷设控制电缆。
5.5增加DCS变频控制逻辑、画面。
高压变频器与程控的接口
序号
测点名称
起点
终点
测点类型
备注
1.
变频器准备就绪
变频器控制柜
DCS柜
DI
2.
变频器运行状态
变频器控制柜
DCS柜
DI
3.
变频器故障报警
变频器控制柜
DCS柜
DI
4.
变频器就地远方
变频器控制柜
DCS柜
DI
5.
变频器启动命令
DCS柜
变频器控制柜
DO
6.
变频器停止命令
DCS柜
变频器控制柜
DO
7.
变频器转速反馈
变频器控制柜
DCS柜
A0
4-20mA
8.
变频器电流反馈
变频器控制柜
DCS柜
A0
4-20mA
9.
变频器频率反馈
变频器控制柜
DCS柜
A0
4-20mA
六、投资回报
6.1材料备品费用清单
凝结水泵电机变频改造费用预算清单
序号
名称
规格型号
数量
单位
单价（元）
总价（万元）
备注
1
10kV高压变频器
功率1500kW，电压10kV
2
套
600000
120
变频器为株洲南车、北京合康、雷诺尔、施耐德、ABB品牌，采用“一拖一”控制。
2
10kV高压电缆
3X120
100
米
300
3
3
高压电缆终端
4
套
2000
0.8
4
控制电缆
KVVP7X1.5
1000
米
30
3
5
空调
3P
4
台
6000
2.4
格力
合计：
129.2万元
6.2施工费用：
设备厂家负责本次改造变频器安装、电缆敷设、接线、调试工作，并提供安装所需的辅材。
6.3直接效益：
单台凝泵耗电分析表
运行方式
供电方式
平均电耗
电费单价
月用电总价
年用电总价
工频运行
厂用电供电
1110kW
0.08元/度
63936元
777888元
变频运行
厂用电供电
550kW
0.08元/度
31680元
385440元
根据上表自用电分析得知，凝泵变频改造前，每年用78万元电费；凝泵变频改造后，每年可节省约39万元电费，按照单台凝泵变频器技改费用60万元计算，两年便可回收成本。
单台凝泵耗电分析表
运行方式
供电方式
平均电耗
电费单价
月用电总价
年用电总价
工频运行
厂用电供电
1110kW
0.32元/度
255744元
3111552元
变频运行
厂用电供电
550kW
0.32元/度
126720元
1541760元
根据上表下网用电分析得知，凝泵变频改造前，每年用310万元电费；凝泵变频改造后，每年可节省约157万元电费，按照单台凝泵变频器技改费用60万元计算，半年便可回收成本。
6.4间接效益：
根据国家电力、环保要求，改变变频能够降低厂用电率；降低设备的检维修频率，提升机组负荷，稳定机组运行，减少污染物排放，做到节能减排。
七、施工要求
7.1产品厂家提供现场施工人员的资质证件，并接受公司安全教育。
7.2产品厂家负责废旧物资的转移。
7.3开工前产品厂家技术人员需要提前到公司进行设计确认。
7.4产品厂家需要提供详细的施工图、原理图、接线图。
7.5施工前办理工作票，并提供三措两案报。
7.6产品厂家需保证施工工艺、质量、良好接地。
7.7计划每台机组改造工期为20天，在机组计划检修、停运期间实施改造。
八、风险评估
8.1改造前安健环风险评估：
施工中注意设备起吊过程中的风险，起吊物严禁下人员穿过、停留。
8.2工作安全分析：
8.2.1工程开工前，工作负责人必须根据具体施工内容，制定和采取可靠的现场安全措施，并向全体施工人员宣读和讲解，在确定施工人员理解后，方可开工。
8.2.2施工现场安全员，主要负责落实“安全措施”的执行情况。
8.2.3施工过程中，工作负责人和安全员应严格执行《电业安全工作规程》、《电力建设安全工作规程》和我司的安全、文明生产有关规定。
8.2.4每天开工前，工作负责人必须向所有施工人员交代现场安全注意事项，使全体施工人员掌握工程特点、施工进度和施工安全措施。
8.2.5施工现场设置围栏，并有醒目标志。
8.2.6电动工器具使用检查时，做好防止设备突然来电的安全防护措施，确保人身及设备的安全。
8.2.7按规定办好工作许可手续，施工中遵守电厂有关的安全管理规定。
8.2.8每次施工完毕，清除施工现场垃圾，做到“工完、料尽、场地清”。
九、补充说明
电气控制器件要求：
9.1柜内所有断路器、接触器、继电器采用合资施耐德、ABB产品并有明确标识。
9.2转换开关、指示灯采用施耐德、ABB产品。
9.3接线端子采用魏德米勒产品。
9.4其他元件和辅材采用国内优质产品。
9.5柜内所有连接控制线全部采用阻燃型铜芯导线,额定电压为750V,线径不得小于1mm2。
端子接线排能适应截面2.5mm2芯线的连接。
9.6端子排、电缆夹头、电缆走线槽及接线槽均为阻燃绝缘型材料制造。
并符合国际电气安全标准。
端子的安装位置应便于接线并有20%的备用端子排，距柜底不小于200mm。
十、预期效果
10.1节能：
采用流量PID自动闭环控制，使给水量按需供给，PID自动闭环控制，避免出现水量供给过剩、管道超压、振动等现象，避免出现“大马拉小车”效率低下、电耗较高现象。
10.2降低劳动强度：
采用流量PID自动闭环控制后，不在需要频繁调节设备，提高了劳动效率，降低了安全风险。
10.3提高设备可靠性，降低设备故障率：
电机可实现平滑启动，减小启动电流，且不影响对同一母线上其他电气设备的正常运行，且启动时对电动机和机械设备不会造成严重的电磁应力和机械应力，延长了设备的使用寿命，减小了维修工作量和维修频率，降低维护成本，减少了系统波动量，提高系统稳定性，做到节能减排。
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