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摘要：本文主要介紹了高壓變頻器在新疆某大型燃煤機組鍋爐給水泵上的應用，為大功率鍋爐給水泵變頻節能改造提出了新思路。

關鍵詞：森蘭變頻；大型火電機組；給水泵；高壓變頻器

Abstract: This paper mainly introduces the application of high voltage frequency converter on the boiler feed pump of a large coal-fired units in Xinjiang,and puts forward a new idea for the energy saving transformation of high power boiler feed water pump.

Key words: Senlan frequency converter; Large thermal power unit; Feed water pump; High voltage converter

1　引言

近10年來，高壓變頻調速技術的大量推廣對電力行業的節能降耗做出了巨大貢獻，國內火力發電廠在工作輔機節能改造方面已進入普及階段，大部分的火電企業紛紛開始轉變思路，敢于嘗試，在生產自耗電的降低方面取得了突破性的進展，輔機耗電量在使用高壓變頻調速技術后得到了進一步的遏制，大部分應用成熟的負載例如引送風機、循環水泵、凝結水泵等均已改造完成，那么如何更深入挖掘鍋爐輔機節能潛力成為了電力企業關注的焦點，在這種情況下，作為耗電大戶，給水泵的變頻節能改造成為了新的思考方向。當前給水泵面臨以下問題：給水泵功率大，能耗高；節能潛力大。現有改造經驗來講，對于負荷不滿的機組，通常節電率在20%左右（跟發電負荷有直接聯系）。

雖然節能改造市場巨大，但多數企業慎而又慎，遲遲不敢有所為，主要原因為：負載太重要，沒有案例，或者沒有經驗的指導，少有用戶敢于下決心去改造，去嘗試，因為一旦改造出現問題，將造成非常大的影響；改造不僅涉及變頻器，還涉及機械方面的改造，變頻廠家不懂，機械方面廠家也不會去考慮。加之機械方面液力耦合器的改造和前置泵的改造工作難度較大，改造方案確定難度大，造成更鮮有人為給水泵改造。

但數據顯示，世界發達國家早已把鍋爐給水泵系統作為推廣變頻調速節能改造的重點項目之一，國內也有企業躍躍欲試，這其中森蘭有幸成為用戶高度認可的變頻系統提供商。森蘭在新疆某自備電廠的大功率鍋爐給水泵節能改造項目為給水泵負載的改造提出新的思路。

2　項目概況

該自備電廠投運有5×350MW大型燃煤發電機組，該項目鍋爐電動給水泵改造成為了森蘭再次突破創新的標志性項目，電廠建成為5個機組，先期嘗試對5#機鍋爐給水泵進行了改造，也是新疆首個對大型火力發電機組進行電動給水泵節能改造的電廠。

機組鍋爐給水系統配置如下：單臺機組鍋爐給水系統配備3臺50%鍋爐給水泵，采用2用1備運行方式。給水泵系統采用液力偶合器作為調速方式，給水系統主要設備的主要參數如表1

表1 前置泵額定參數

表2 給水泵額定參數

表3 給水泵電動機額定參數

表4 液力偶合器額定參數

系統整體示意圖如圖1所示。

圖1 系統整體示意圖

系統由前置泵、電動機、液力耦合器（包含工作油路、潤滑油路部分）、給水泵組成，系統根據機組負荷變化，通過液力耦合器調節給水泵供水量的大小，以滿足鍋爐生產系統供水量的需要。

可以看出，如需進行變頻調速節能改造，就需要考慮前置泵調速后運行方式問題、變頻調速后液耦是否改造問題以及改造后DCS控制方面的問題。

3 系統改造方案

面對復雜的系統，高難度的改造，森蘭與電廠相關技術專家進行了近半年的現場調研交流論證，結合多年豐富的電廠給水泵應用經驗，最終確認了一套切合現場實際的改造解決方案，同時全程提供技術支持，指導用戶現場完成整個系統變頻改造，具體改造方案為：單元機組將兩臺運行泵改為變頻驅動，剩余一臺備用泵不做改動，仍采用液耦調速；機械部分包括液力偶合器、前置泵的改造；電氣部分包含電機側、DCS控制系統的改造等內容。

3.1　變頻器改造方案

項目采用一拖一限流方案如圖2所示。

圖2 一拖一限流方案

此方案為一拖一的典型方案，QS1、QS2為隔離開關。隔離柜在檢修時有明顯的斷點，操作便捷，確保人身和設備的安全。

3.2　機械設備改造方案

3.2.1　前置泵改造

根據前置泵的額定參數，若前置泵調速運行，很難在所有頻率段保證給水泵的必須汽蝕余量，但考慮到給水泵具有誘導輪設計，其必須汽蝕余量非常小，機組運行頻率段相對集中，不會出現頻率很低的情況，同時兼顧現場空間等可操作性因素，最終確定方案采用不對前置泵進行改造方案，論證結果表明前置泵出力在機組正常運行區域內能滿足給水泵汽蝕余量的要求。

3.2.2　液力耦合器改造

針對液耦調速的弊端，取消液耦調速功能，將液力耦合器的泵輪和渦輪拆除，將泵輪軸與渦輪軸通過聯軸器連接，即將液力耦合器改造成增速齒輪箱功能，使系統節電率達到最大化。改造包括液耦本體的改造以及潤滑油路的改造，最終在確保電機、給水泵穩定運行的前提下，挖掘節能潛力。

3.3　控制系統改造方案

結合原有控制特點，變頻器控制系統采用專用控制器，同時針對鍋爐各項調節指標分析可能存在的風險，森蘭提出了整套DCS改造控制策略，對原有控制系統的動作邏輯、操作畫面、自動運行邏輯均進行了改造，與原系統實現了完美對接，使用邏輯保護策略來規避各項可能出現的突發狀況，最終將系統風險控制到最低，經過現場多項試驗，最終保證了整個系統運行的穩定可靠。

4　改造效果分析

（1）項目為EPC總包，森蘭團隊經過3個月的現場施工，完成了項目零基礎到變頻器室修建、設備就位、安裝調試等一系列工程作業，并正式投入運行。投入之初即收到了預期的節能效果，80%機組負荷情況下，給水泵節電率高達20%以上，降低了1個百分點的廠用電率，受到用戶的一致好評。

（2）森蘭對現場的控制以及可靠性方面做了大量的試驗，最終證明改造后系統仍可保持原有的備用方式并不影響給水系統的可靠性，并未引發可能存在的改造風險，項目實施獲得圓滿結束。

圖3 現場改造設備圖

5　結論

該大功率鍋爐給水泵的突破性應用，標志著大型火力發電機組變頻節能改造到達新的高度。森蘭變頻器穩定可靠的產品性能、完美的解決方案、顯著的節能效果，是改造成功實施的原動力，為國內電力企業節能降耗提供了新的思路，項目在新疆地區起到了標桿作用，森蘭變頻器也再次證實了作為國產變頻器領軍企業的雄厚技術實力。

作者簡介：

葛重源（1986-），男，現任希望森蘭科技股份有限公司高壓技術部經理，長期從事高壓變頻技術在電力行業的應用與研究。

參考文獻：

[1] 徐甫榮. 高壓變頻調速技術工程實踐[J]. 北京: 中國電力出版社, 2012.

[2] 《電力節能技術叢書》編委會. 火力發電廠節能技術[M]. 北京: 中國電力出版社, 2008.

摘自《自動化博覽》2018年9月刊