300MW发电机组凝结水泵变频改造及节能效益分析

300MW发电机组凝结水泵变频改造及节能效益分析

蒋丹刘宁（大连东电电力设计有限责任公司，辽宁大连

摘要：针对火力发电厂300MW发电机组凝结水泵的变频改造及其节能效益进行了分析。在保证凝结水系统可靠运行的基础上，采用“一拖二”的方式对凝结水泵进行变频改造，对于长期在75％负荷率下运行的300MW调峰机组，凝结水泵变频改造后节电率达55％左右，节能效果显著。

关键词：300MW发电机组；凝结水泵；变频改造；节能效益

目前300MW机组逐渐由带基本负荷转向带调峰负荷，根据资料统计显示，300MW调峰机组的负荷率一般在50%～75%左右，由于机组负荷性质的变化，导致许多设备都存在着严重的能源浪费现象，如凝结水泵、循环水泵、风机等，急需进行节能改造，以符合我国现有的节能减排政策。以下就300MW亚临界凝汽式发电机组凝结水泵的节能改造做进一步分析。

1概述

根据我国现行的有关设计规程规定，某电厂300MW亚临界凝汽式发电机组凝结水泵设计选型如下：2台9LDTNA－4型凝结水泵，额定流量870m3/h，扬程270m，泵效率82%，轴功率790kW，转速1480r/min；配套电动机型号YLS560－4，电压6kV，功率1000kW，转速1486r/min，效率95.3%。结合汽轮机厂资料，凝结水泵工频\调速运行时各典型工况下的主要参数见表1：

对比表1和表2可见，当凝结水泵工频运行时，随着机组负荷地降低，系统凝结水量减少，阻力降低，除氧器工作压力降低，扬程反而有所增加，所以调节阀的节流损失不断增加，造成电能的浪费；当凝结水泵采用调速运行方式，随着凝结水量地减少，降低凝结水泵的转速，水泵的扬程也相应降低，除氧器的水位调节完全可以由凝结水泵的转速调节来替代调节阀的节流调节，由于没有调节阀的节流损失，电动机的轴功率比工频运行时低很多，节能效果显著。

水泵调速改造的手段虽然有多种，但随着高压变频调速装置可靠性的提高，设备投资费用的降低，应用领域不断扩大，对凝结水泵进行变频改造已成为现实。

2高压变频器特点

本工程设计凝结水泵电机所选高压变频器型号为HARSVERT-A06/130，设备参数见表2。

变频器为高—高结构，变频器效率高达96%；脉冲的整流电路结构，使输入电流波形接近正弦波，总的谐波电流失真低于4%，输入功率因数达0.95以上，不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置；逆变器输出采用多电平移相式PWM技术，输出电压接近正弦波。输出电压每个电平台阶只有单元直流母线电压大小，所以dv/dt很小，不需要配置专用输出滤波装置就可以使用普通的异步电动机；采用功率单元串联，而不是功率器件串联，器件承受的最高电压为单元内直流母线的电压，器件不必串联，不存在器件串联引起的均压问题；变频器可以承受30%的电源电压下降而继续运行，变频器的6kV主电源完全失电时，变频器可以在3秒内不停机；采用功率单元旁路技术，多极模块串联，某个模块发生故障时自动旁路运行，大大地提高了系统运行的可靠性。装置系统配置如图1所示。

3变频改造方案

为了减少改造投资，考虑到两台凝结水泵平时一用一备，所以采用单台变频器供2台凝结水泵电机，即“一拖二”方案。系统设计方案如图2所示。正常时变频器拖动一台凝泵运行，另一台工频备用，变频输出开关QS1和QS2只能闭合一个，工频电源开关DL1和DL2断开。当变频器或运行的凝泵发生故障时，备用泵工频启动。正常调泵运行时（如1号泵变频调2号泵变频运行），合DL2开关，开2号泵工频，1号泵变频停车，断开QS1开关，停1号泵变频，合DL1开关，开1号泵工频，断开DL2开关，合QS2开关，启2号泵变频，最后断开DL1开关，调泵工作结束。

系统方案中QS1、QS2采用真空开关，满足两台凝泵远方调度需要。DL1和QS1电气互锁，DL2和QS2电气互锁，QS1和QS2电气互锁。变频调速系统进入电厂DCS系统。DCS根据机组负荷情况，按设定程序实现对机组凝泵电动机转速自动控制。

4经济效益分析

凝结水泵变频改造后，由于调节阀处于全开状态，只需根据机组负荷变化改变凝结水泵的转速即可，大幅减少了系统的节流损失，且机组负荷越低，所需轴功率越小，节电效果越明显，考虑电动机效率95％、变频器效率96％的情况，凝结水泵变频改造后经济效益分析详见表3。

说明：机组年运行小时数按7000h计算，机组发电设备利用小时数按5500h计算。

如高压变频改造单价按1000元/kW计算，凝结水泵的变频改造投资费用约为1000×1000＝100×104（元），全年节约电量按每度电0.35元（电厂上网价格）计算，年节约费用为2.7538×106×0.35＝96.383×104（元），即变频改造的投资大约一年多就可收回。

5结论

由于采用了一拖二的变频器，降低了改造的成本。