给水泵变频改造总结双鸭山.docx

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给水泵变频改造总结双鸭山

1号机1、2号给水泵组变频一拖二改造总结

2012年1月18日

大唐双鸭山热电有限公司装机容量为2×200MW汽轮发电机组。

每台机组设置两台100%容量的电动给水泵,一台运行一台备用。

电动机额定电压为6kV，电动机（5500kW、595A、1493r/min）通过调速型液力偶合器（YOT51、5100kW、5090r/min）驱动给水泵（200TSBBⅡ-J）。

两台机组于2006年9月相继投产。

给水泵耗电量，是电厂主要辅机耗电量之最。

2010年两台机组给水泵耗电量占发电量的2.2%,占生产厂用电率的近30%。

直接影响供电煤耗，影响发电成本，影响能源消耗。

因此对电动给水泵的调速方式进行优化和改造，是十分必要的。

为贯彻落实国家和集团公司的节能要求，为降低电动给水泵耗电量，降低给水泵的年运行费用，降低供电煤耗，经大唐双鸭山热电有限公司充分调研，将液力偶合器改造成多功能液力偶合器，若采用一拖一变频器投资较大，因此本次改造采用一拖二变频器。

一、变频一拖二改造的液力偶合器改造方案

所谓变频一拖二改造,就是应用一台变频器,通过切换实现1、2号给水泵的变频调速运行。

正常运行时变频调速泵运行,偶合器调速泵备用。

两台泵既能变频调速运行,也能偶合器调速运行。

两台泵都能实现由变频切换工频运行,两台泵间可以实现变频切换运行。

变频运行泵运行中故障跳闸，联锁启动工频备用泵。

液力偶合器的改造方案,就是将液力偶合器改造成多功能液力偶合器，将原有液力偶合器的容积调速更改成泵轮调速，且能根据现场实际需要进行泵轮调速（变频）和容积调速（工频）的相互切换。

。

使液力偶合器具有两种功能,工频运行时的调速功能和变频运行时的增速齿轮箱输出功能。

解决了这一技术问题，就能成功的将液力偶合器调速的电动给水泵，改造成变频调速电动给水泵。

无需将液力偶合器更换成或改成增速齿轮箱。

通过对液力偶合器的改造，将液力偶合器改造成多功能液力偶合器，将原。

在保留液力偶合器调速功能的基础上，增加增速齿轮箱输出功能。

两种功能可以相互切换应用,配上变频器和切换开关就可以实现变频一拖二方案了。

现运行中的液力偶合器，主要由两部分组成，一是增速齿轮，这一部分的作用是把电动机的额定转速，升高至满足给水泵额定工况的运行转速；一是泵轮、涡轮、勺管、和循环油系统，其作用是通过勺管调节循环油，改变偶合器内的充油量，从而调节涡轮转速，实现输出转速的无极调速。

这是液力偶合器的工作原理和调速方式。

在变频运行时,输入轴转速是变动的,主油泵的转速也是变动的,工作油压和润滑油压将无法保持稳定。

为保持工作油压和润滑油压稳定，对液力偶合器输入轴驱动的主油泵进行改造，增装两台多功能主油泵，以保证工作油压和润滑油压稳定,就成功的将液力偶合器改造成多功能液力偶合器了。

多功能液力偶合器的工频输入变速输出和变频输入变速输出的切换是通过勺管实现的。

实现这一改造以后，液力偶合器具有了两种功能，就是工频运行时液力偶合器的调速功能（这是原来就有的）和变频器调速运行时增速齿轮箱（液力偶合器勺管固定在100%额定输出转速位置）的输出功能。

有了上述功能，将1、2号给水泵的两台液力偶合器都改成多功能液力偶合器，增加一台与给水泵电动机配套的高压变频器和四台小车开关就可以实现1、2号电动给水泵的变频调速了。

1、2号机1、2号给水泵实现变频一拖二的办法是，将1、2号给水泵的液力偶合器都改造成多功能液力偶合器。

选配一台日立进口变频器,在6KVⅠ、Ⅱ段母线,各增加一台小车开关，作为变频器的电源开关，变频器输出侧配备两台小车开关，分别与1、2号给水泵电动机输入端工频并接，实现通过切换（偶合器调速方式也随之相应切换）的变频一拖二运行方式。

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，液力偶合器调速泵备用，两台泵可定期切换变频调速运行。

将液力偶合器，改成多功能液力偶合器，配套变频器调速的电动给水泵。

变频一拖二改造方案是200MW供热机组两台100%额定容量电动给水泵,变频调速改造的最佳方案。

二、变频一拖二方案的电气一次接线

变频一拖二的电气一次接线如下图。

虚线框内设备,为实现变频一拖二增加的设备。

2.1方案说明：

增加四台断路器，运行方式是灵活的，每台泵都可以变频运行，每台泵都可以工频运行，正常运行方式为一台泵变频运行，另一台泵工频备用。

其切换方式是：

每台泵都可以由变频运行切换到工频运行，然后以变频器启动备用泵后，停止工频泵。

变频运行泵故障跳闸时，连锁启动工频备用泵。

工频启动给水泵、变频启动给水泵、变频切换工频、1号（2号）泵变频运行，切2号（1号）泵变频运行逻辑控制方式：

2.1.1工频启动给水泵

启动1号（2号）多功能主油泵，合1号（2号）泵工频电源开关QF1（QF2），完成1号（2号）泵工频启动。

2.1.2变频启动1号（2号）给水泵

启动1号（2号）多功能主油泵，液力耦合器勺管开到最大，合1号（2号）泵变频电源侧开关QF3（QF4）合1号（2号）泵变频负荷侧开关QF5（QF6），完成1号（2号）泵变频器启动。

2.1.31号（2号）变频切换工频

将1号（2号）变频运行泵运行频率逐渐升至50Hz、同时在保持汽包水位稳定的条件下，逐步相应关小液力耦合器勺管至工频运行位置，断1号（2号）泵变频电源开关QF3（QF4）断1号（2号）泵变频负荷侧开关QF5（QF6），合1号（2号）泵工频开关断路器QF1（QF2），此时改由液力耦合器勺管调节控制汽包水位，完成1号（2号）泵由变频运行切换到工频运行。

2.1.41号（2号）泵变频运行，2号（1号）工频泵备用，切2号（1号）泵变频运行

（1）将1号（2号）变频运行泵运行频率逐渐升至50Hz、同时在保持汽包水位稳定的条件下，逐步相应关小液力耦合器勺管至工频运行位置，断1号（2号）泵变频电源开关QF3（QF4）断1号（2号）泵变频负荷侧开关QF5（QF6），合1号（2号）泵工频开关断路器QF1（QF2），此时改由液力耦合器勺管调节控制汽包水位，完成1号（2号）泵由变频运行切换到工频运行。

（2）启动2号（1号）多功能主油泵，液力耦合器勺管开到最大，合2号（1号）泵变频电源侧开关QF4（QF3）合2号（1号）泵变频器负荷侧开关QF6（QF5），变频启动2号（1号）备用泵。

（3）2号（1号）泵运行正常后，断开1号（2号）泵断路器QF1（QF2），停止1号（2号）泵。

2.2实现一拖二切换的技术措施

2.2.1互锁技术措施

QF3、QF4、QF5、QF6为小车式真空断路器，QF3与QF4互锁，即QF3与QF4只允许其中一个闭合，QF5与QF6互锁，即QF5与QF6只允许其中一个闭合。

同时QF1与QF5互锁，QF2与QF6互锁。

即QF1与QF5只允许其中一个闭合，QF2与QF6只允许其中一个闭合。

2.2如何实现互锁

断路器之间的互锁,是通过变频器控制柜内的可编程控制器（PLC）和DCS实现的。

每一个断路器的分合闸，都是按变频切换工频和变频一拖二切换的相应程序控制的。

切换时间可以完全满足现场需要,可在现场调试时设定。

此外,断路器之间的互锁还要通过各个断路器之间的电气硬接线来实现。

以确保各个断路器之间的分合闸的准确、安全、可靠。

2.3控制与切换

多功能主油泵的起停、多功能液力偶合器工变频运行方式的切换、每台给水泵的工频启停、变频启停、变频切工频和两台泵间变频切换，变频调速泵运行与液力偶合器调速泵运行的给水自动控制与切换均由DCS组态实现。

1、2号给水泵启动控制逻辑，给水泵自动调节逻辑（见附图）

三、变频器通风散热

从变频器出来的热风，经过通风管道排放到内有固定水凝管的散热器中，散热器中通过温度低于33℃的冷水，热风经过散热片后，将热量传递给冷水，变成冷风从散热片吹出，热量被循环冷却水带走，从而保证变频器控制室内的环境温度不高于40℃。

设备布置（见下图）：

图1：

俯视布置图

图2：

侧视布置图

图3：

室外冷却装置实际照片

图4：

空水冷装置回风口

从变频器出来的热风，经过通风管道排放到内有固定水凝管的散热器中，散热器中通过温度低于33℃的冷水，热风经过散热片后，将热量传递给冷水，变成冷风从散热片吹出，热量被循环冷却水带走，从而保证变频器控制室内的环境温度不高于40℃。

安装空冷器要求必须在密闭环境中。

流入空冷器的水为循环水,为保护设备,要求循环水的PH值为中性,且无腐蚀损坏铜铁的杂质,进水的水压一般为0.25～0.3Mpa,进水温度≤33℃。

四、多功能油泵

多功能油泵电气接线方式及DCS控制逻辑，包括相关闭锁、连锁、硬接线、软连锁，均采用我公司EH油泵控制方式，同时电动机保护不采用热继电器，采用电动机综合保护器。

辅助油泵部分：

取消给水泵工频备用联启辅助油泵逻辑，保留润滑油压低0.1MPa辅助油泵联启逻辑以及润滑油高于0.25MPa联锁停止逻辑。

多功能油泵互为联锁备用，并且增加润滑油压低于0.12MPa备用泵联锁启动逻辑，增加工频备用联启多功能油泵逻辑，其他联锁逻辑无。

见下图

图1：

多功能油泵操作箱及油泵

五、节能效果测试

大唐双鸭山热电有限公司与大唐黑龙江节能服务有限公司专业人员于2011年6月分别对1号机给水泵电机改变频前进行电量测试，10月份改造完成后取三天电量，进行比较，通过实际统计数据进行计算对比；改造前取2011年6月7日、2011年6月10日、2011年6月12日发电量分别为364、368、369万千瓦时；改造后试验日期2011年10月15日—2011年10月17日，发电量365、376、368万千瓦时，负荷率均在75%—77%之间，经过计算节电率在19.9%。

1号机给水泵电机变频改造前后耗电量对比表

设备

指标

运行方式

三日耗电量

节电率

单位

kWh

%

给水泵

改造前

工频

263815

19.9

改造后

变频

211288

日节电量

17509

每小时节电量

729.5

截止2011年12月30日再次进行1、2号机给水泵节能量测试，对两台机组给水泵电量进行计算，此期间两台机组负荷均在150MW左右，负荷率为75%左右，节电率为20.35%。

设备

名称

电度表数

时间

耗电量

KWh

节电率%

1号机给水泵

3590809

11月29日

20.35

2号机给水泵

57801915

11月29日

1号机给水泵

5950204

12月30日

2359395

2号机给水泵

60764119

12月30日

2962204

按照我们2011年的机组利用小时数为6804小时，年节电5178677千瓦时，可增加产值204.03万元/年（本次1号机组给水泵投资522万元）,可折合成标准煤3506吨/年。

200MW汽轮机组给水泵变频调速已有先例，某发电企业200MW机组给水泵，将一台液力偶合器换成增速齿轮箱实现了变频调速的应用，另一台给水泵保留原液力偶合器，变频泵运行，偶合器泵备用，节能效果21.5%，从节电的角度上进行评价无疑是成功的，但从安全可靠、方便灵活、适应现场需要方面进行评价，是有缺陷的。

一是变频调速泵只能一拖一运行；二是偶合器调速泵运行时，变频泵不能做为备用泵，且变频调速泵因启动时间长无法满足正常备用；三是无法实现两台泵变频切换运行，只能单台泵变频一拖一运行，是不符合电厂常规运行方式需要的，是不可取的。

我公司通过对液力偶合器的改造成多功能液力偶合器，所谓多功能液力偶合器就是在保留液力偶合器调速功能的基础上，增加液力偶合器的增速齿轮箱输出功能实现这一改造后，液力偶合器具有两种功能，一是工频运行时的液力偶合器的调速功能，保持原有逻辑，可正常工频运行，二是变频运行时的通过对液力偶合器的改造，增加外置油泵，调节液力偶合器勺管至最大位置，可实现变频运行，两种功能可以进行切换，同时能够满足备用；三是通过对液力偶合器的改造，实现了给水泵变频一拖二运行，各种工况下均可切换变频运行，此项改造属国内首创，在提高给水泵变频改造运行可靠性的前提下，保证了机组的节电空间，同时降低了造价。