论文导读：浙江浙能兰溪发电厂总装机容量为4×600MW，每台机组配置两台互为备用的凝结水泵，流量调节采用传统的阀门调节方式。为了进一步提高设备利用率，节能降耗，降低厂用电率。在凝结水泵变频改造后近半年的实际运行过程中，证明了高压变频器节能效果明显，值得在设计和对电厂其它高压辅机的改造中推广。
关键词：高压变频器，凝结水泵，节能
0.引言
浙江浙能兰溪发电厂总装机容量为4×600MW，每台机组配置两台互为备用的凝结水泵，流量调节采用传统的阀门调节方式。因而存在节流损失大，能量浪费严重；机组调峰时凝结水泵运行效率大幅度降低；调节频繁易导致阀门和执行机构损坏，设备维护量大；电机工频启动对电网和电机造成较大冲击等弊端。为了进一步提高设备利用率，节能降耗，降低厂用电率。经过长时间调研，兰溪发电厂选用了西门子罗宾康完美无谐波变频器，于2009年＃4机组大修期间将＃4机凝结水泵进行了变频改造。在凝结水泵变频改造后近半年的实际运行过程中，证明了高压变频器节能效果明显，值得在设计和对电厂其它高压辅机的改造中推广。
1.凝结水泵变速节能原理
浙江浙能兰溪发电厂每台机组配置两台100％容量的凝结水泵，每台水泵配备一台6kV交流电机，功率为2200kW，凝结水泵的系统简图如图1所示。
图1 凝结水系统简图
由于电网调峰的需要，兰溪发电厂4台机组夜间低负荷运行时间长，白天负荷变化频繁，凝结水泵大部分时间在中、低负荷状态运转。免费论文网。而凝结水泵采用定速方式运行，出口流量只能依靠控制阀门调节，节流损失、出口压力高，系统效率低。
图2 水泵调速时的H-Q曲线
即可概括为：流量Q和转速N的一次方成正比；扬程H和转速N的二次方成正比；轴功率P和转速N的三次方成正比。
由以上分析可知，当转速下降50％时，流量下降50％，扬程下降75％，功率下降87.5％，即功率与转速成3次方的关系降低。如果不用减小出口阀开度的方法控制流量，而是将泵的转速降低，随着泵输出压头的降低，消耗在阀门上的功率完全可以避免，这就是水泵变速运行的节能原理。
根据异步电动机转速表达式N=60f（1－S）/P可知，交流电动机的转速N与电源的频率f成正比，通过变频装置将电网50Hz的固定频率转变成为可调频率，即可实现交流电动机无级调速，从而达到使凝结水泵变速运行以节能的目的。
2.使用高压变频器后的效益分析
兰溪发电厂＃4机组凝结水泵进行变频改造后，凝结水泵变频运行时，变频器控制凝结水母管压力，除氧器水位调节阀控制除氧器水位。当滑压运行时，变频自动控制的压力定值是一个随给水流量变化的折线函数，且允许操作员对凝结水母管压力设定值有一定的干预，使凝结水泵在满足机组正常运行要求前提下，控制凝结水母管压力最小，凝结水泵在允许的最低转速运行，从而达到节能目的。
表1是兰溪发电厂＃3机组（未进行凝结水泵变频改造，凝结水泵工频运行）与＃4机组（已经进行凝结水泵变频改造，凝结水泵变频运行）在负荷相同情况下的凝结水泵部分运行数据。
表1 凝结水泵工频与变频实际运行状况性能对比
| 机组负荷/ MW |
#3机组运行凝结水泵电流（工频运行）/A |
＃4机组运行凝结水泵电流（变频运行）/A |
降低电流/A |
节能效果 |
| 300 |
149 |
83 |
66 |
44.3％ |
| 350 |
158 |
89 |
69 |
43.67％ |
| 400 |
161 |
96 |
65 |
40.37％ |
| 450 |
166 |
107 |
59 |
35.54％ |
| 500 |
171 |
112 |
59 |
34.50％ |
| 550 |
180 |
120 |
60 |
33.33％ |
| 600 |
185 |
133 |
52 |
28.11％ |
由表1数据分析可得，兰溪发电厂＃4机组凝结水泵变频改造后节能效果显著。根据兰溪发电厂2009年全年平均负荷率74.8％——即448.8MW经粗略计算，＃4机组凝结水泵变频改造后年均耗电量减少约1.732×59×6×0.95×24×365＝510.245万kW/h。实际上，凝结水泵采用变频调节后，大大减少了水泵、凝结水管道及阀门维护工作量和维修费用，这方面的收益也是非常可观的。
变频调速不仅节能效果显著，还明显改善了系统的安全可靠性。变频调速解决了启动时大电流对电机的冲击，延长了电机的使用寿命。免费论文网。异步电机直接启动时，其最大启动电流约为额定电流的7倍，采用星三角启动也达到了4－5倍，而变频启动时，基本上无冲击电流，其电流是从零开始，随着转速的上升而增加，最大不会超过额定电流，这就消除了大启动电流对电机、传动设备和主机的冲击，降低了日常的维护保养费用，延长了电机的使用寿命。
采用变频调速后，低负荷时，凝结水泵低速运转，泵必须的汽蚀余量（NPSH）降低，降低了泵内发生汽蚀的可能性（因泵必需的汽蚀余量近似与转速的平方成正比），提高了凝结水泵的运行可靠性。变频调速改变了电机转速变化的加减速特性曲线，没有应力负载作用于轴承上，延长了轴承、电机的寿命。同时有关数据说明，机械寿命与转速的倒数成正比，降低凝结水泵转速可成倍地提高凝结水泵寿命，凝结水泵使用费用自然就降低了。
变频调节时，由于小流量时的转速低，这就降低了泵及系统的噪声，改善了运行环境。同时由于显著的节能效果，降低了电厂污染物的排放量，产生了巨大的社会效益。
3.结束语
兰溪发电厂＃4机组凝结水泵加装了变频装置，将凝结水泵由原来的定速运行改造为变频无级调节运行，一方面减少了运行中的节流损失，凝泵电流下降，起到节能作用，另一方面由于凝结水泵出口水压的下降，大大改善了凝结水系统的工作条件，减少了泄露，降低了检修工作量，取得了较为明显的安全和经济效果。采用高压变频器对电厂高能耗用电设备如：引风机、循环水泵等进行技术改造，不仅能收到直接的降低厂用电率、降低供电煤耗，增大上网电量带来的直接经济效益，而且设备乃至机组的安全可靠性也得到提高，减少机组故障带来的隐形经济效益。免费论文网。高压变频器技术在发电厂设计和技术改造中有值得推广应用的广阔空间。
参考文献
[1]陈少雄.变频器在水泵应用中的研究.南京工业大学，2004.
[2]倪洲，陈国强.高压变频调速节能装置在发电厂的应用.电力需求侧管理,2004.
[3]李遵基.变频控制原理及应用.华北电力大学出版社,2001.
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