一、變頻改造前現(xiàn)場(chǎng)情況介紹
包頭東華熱電有限公司位于內(nèi)蒙古包頭市境內(nèi)，裝機(jī)2*300MW汽輪發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組配置三臺(tái)50%額定容量通過液力耦合器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)給水泵，給水泵組配有由給水泵電動(dòng)機(jī)同軸定速驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的前置泵。
根據(jù)包頭東華熱電有限公司統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：1號(hào)機(jī)組、2號(hào)機(jī)組給水泵設(shè)計(jì)為3x50%額定容量電動(dòng)給水泵，配液力偶合器調(diào)速。2010年1號(hào)機(jī)組給水泵耗電量占發(fā)電量的2 %，占發(fā)電廠用電率的23%，其耗電量是很大的。直接影響能源消耗及發(fā)電成本。因此對(duì)電動(dòng)給水泵的調(diào)速方式進(jìn)行優(yōu)化和改造，是十分必要的。
本次擬對(duì)#1機(jī)組#1給水泵進(jìn)行變頻節(jié)能綜合升級(jí)技術(shù)改造，即前置泵技術(shù)改造、液力偶合器技術(shù)改造、高壓變頻器配套改造。
為了進(jìn)一步適應(yīng)廠網(wǎng)分開、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的電力體制，節(jié)約能源，降低廠用電率，保護(hù)環(huán)境，簡(jiǎn)化運(yùn)行方式，減少轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的磨損等，公司決定在發(fā)電機(jī)組給水泵上采用北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的高壓變頻器調(diào)速裝置。
二、給水泵系統(tǒng)工況
給水泵組設(shè)備技術(shù)參數(shù)：
表一前置泵參數(shù)
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型號(hào)
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SQ250-560
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揚(yáng)程
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103m
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軸功率
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110KW
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流量
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553.6 m3/h
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額定轉(zhuǎn)速
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1490rpm
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進(jìn)水壓力
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0.65MPa
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必需汽蝕余量
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進(jìn)水溫度
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165℃
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出水壓力
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1.1MPa
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生產(chǎn)廠家
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表二 給水泵電動(dòng)機(jī)參數(shù)
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型號(hào)
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YKS5400-4
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額定轉(zhuǎn)速
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1491rpm
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額定功率
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5400KW
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功率因數(shù)
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0.85
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額定電壓
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6KV
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冷卻方式
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水-空氣
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額定電流
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599A
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空載電流
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表三 液力偶合器參數(shù)
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型 號(hào)
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GCH104A-47
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調(diào)速范圍
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20%～97%
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額定輸入轉(zhuǎn)速
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1490rpm
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額定滑差
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2.4
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額定輸出轉(zhuǎn)速
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1310-5239rpm
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額定輸出功率
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5400KW
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生產(chǎn)廠家
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表四 給水泵參數(shù)
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型號(hào)
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CHTC5
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揚(yáng)程
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2067m
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流量
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563.8m3/h
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進(jìn)水溫度
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165℃
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軸功率
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5400KW
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進(jìn)水壓力
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1.1MPa
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額定轉(zhuǎn)速
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5239rpm
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出口壓力
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19.896MPa
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生產(chǎn)廠家
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上海凱士比泵有限公司
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三、變頻改造方案簡(jiǎn)介
本次改造主要涉及以下幾方面：系統(tǒng)主回路控制方案、前置泵，液耦及供油系統(tǒng)改造方案。我們將相關(guān)環(huán)節(jié)介紹如下：
圖一:現(xiàn)場(chǎng)高壓變頻器
圖二:空水冷系統(tǒng)
3.1 系統(tǒng)主回路控制方案
基本原理：它是由3個(gè)高壓真空斷路器QF1,QF2及QF3組成(見下圖)。要求QF1、QF2不能和QF3同時(shí)閉合, 在電氣上實(shí)現(xiàn)互鎖。變頻運(yùn)行時(shí)，QF1和QF2閉合，QF3斷開;工頻
運(yùn)行時(shí)，QF3閉合，QF1和QF2斷開。
圖三:主回路變頻控制圖
3.2相關(guān)設(shè)備改造方案
3.2.1前置泵方案
圖四:設(shè)備連接示意圖
前置泵與電機(jī)是同軸相連，所以在變頻改造后，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，前置泵的轉(zhuǎn)速也會(huì)相應(yīng)的變化，從而會(huì)引起前置泵出口壓力,流量的變化，有可能會(huì)因?yàn)閴毫Γ髁孔兓鴮?dǎo)致給水泵發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。
針對(duì)上述問題，利德華福公司通過認(rèn)真研究給出如下解決方案：
表五 給水泵組各個(gè)負(fù)荷下對(duì)應(yīng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)
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機(jī)組負(fù)荷(MW)
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流量(m3/h)
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給水泵電流(A)
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給水泵入口壓力
（前置泵出口）（MPa）
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給水泵出口壓力
（MPa）
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50
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256.45
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208.96
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1.5
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7.54
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100
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317
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277.7
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1.4
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12.1
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150
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435
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339
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1.4
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13
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200
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520
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436
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1.65
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14.65
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250
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554
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527
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1.8
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16.21
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泵特性曲線圖如下所示
圖五:水泵特性曲線
經(jīng)過初步計(jì)算，參數(shù)如下：
50MW負(fù)荷下， 給水泵轉(zhuǎn)速約3000rpm，前置泵揚(yáng)程約30m，給水泵所需的必須氣蝕余量約8m，故有足夠的安全余量。
100MW負(fù)荷下， 給水泵轉(zhuǎn)速約3800rpm，前置泵揚(yáng)程約50m，給水泵所需的必須氣蝕余量約15m，故有足夠的安全余量。
即前置泵仍保持由原電機(jī)驅(qū)動(dòng)，隨電機(jī)一同變速運(yùn)行。建議變頻運(yùn)行時(shí)給水泵最低轉(zhuǎn)速設(shè)置為3000 rpm。
3.2.2液耦及油系統(tǒng)改造方案
現(xiàn)場(chǎng)液力耦合器，主要由兩部分組成，一是增速齒輪，這一部分的作用是把電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，升高至滿足給水泵額定工況的運(yùn)行轉(zhuǎn)速;一是泵輪、渦輪、勺管、和循環(huán)油系統(tǒng)，其作用是通過勺管調(diào)節(jié)循環(huán)油，改變偶合器內(nèi)的充油量，從而調(diào)節(jié)渦輪轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速的無極調(diào)速。
