张武志，陈国松

（1.华电电力科学研究院，浙江杭州310030；2.湖北西塞山发电有限公司，湖北黄石435000）

带前置泵的电动给水泵变频改造

张武志1，陈国松2

（1.华电电力科学研究院，浙江杭州310030；2.湖北西塞山发电有限公司，湖北黄石435000）

某发电厂330MW机组配置三台50%额定容量通过液力偶合器驱动的电动给水泵,通过对其中两台电动给水泵变频改造，使电动给水泵的耗功大幅下降，减少了厂用电量，提高了机组的经济性。

电动给水泵；变频改造；耗电量

0 引言

目前，国内的电动给水泵的调速普遍采用增速型液力偶合器。机组运行时，电动给水泵通过液力偶合器来达到调速的目的。负荷的变化，给水泵转速随着也相应变化。机组低负荷的时候，耦合器效率一般较低，导致电动给水泵功率损失。

1 项目概况

某发电厂装机2×330M W汽轮发电机组，每台机组配置三台50%额定容量通过液力偶合器驱动的电动给水泵，给水泵组配有由给水泵电动机同轴定速驱动运行的前置泵。

电动给水泵耗电量占该厂机组厂用电率的比例较高，直接影响机组供电煤耗，影响发电成本。为达到降低厂用电率以及生产成本的目的，该发电厂对电动给水泵进行变频技术改造，改造内容包括液力耦合器技术改造和高压变频器配套改造。

2 改造方案

2.1 设备参数

给水泵电动机参数:型号YK S5500-4，额定功率5500kW，额定电压6000V，额定电流611A，额定转速1491r/m in，功率因数0.88。

给水泵参数:型号D G 600-240I，轴功率3946kW，额定转速5310r/m in，汽蚀余量29m，扬程2312m，进口流量536.5m3/h，出口压力22M Pa。

液力偶合器参数:型号R 17K.2，额定输入转速1490r/m in，最高输出转速5425r/m in，油箱充油量850L，输入轴转向逆时针，传递功率4800kW，转速比128/36，工作油循环量44m3/h。

表1 变频器主要参数

2.2 变频配置方案

变频调速是利用变频装置作为变频电源,通过改变异步电动机定子的供电电源频率，使转速变化来改变电动机转速,实现调速的目的。

某公司对1号机组A、B号给水泵组进行了变频技术改造。正常情况下，机组采用变频给水泵调节转速，未进行变频改造的给水泵做为备用电动机变频器为户内型，采用一拖一手动旁路柜，当电机变频器发生故障时变频装置可以进行变频至工频手动切换。

该工程选用某公司生产的采用鲁棒型无速度传感器矢量控制方式的高性能变频器，即DH VECTO L-H FP5000系列给水泵专用变频器变频装置。

变频器整流侧采用30或30脉冲以上整流技术，以保证在整个调速范围内设备谐波满足要求。变频器要求为电压源型，IG BT及控制部分采用单元结构，便于检修维护，触发线设置防护套管，防止高压电串入烧坏二次设备。

变频器采用单元串联多电平技术方案。输出接近于正弦波，dv/dt和脉动转矩都很小。变频器输出图形如图1所示。

图1 变频器输出图形

变频器为电压源型交-直-交，高-高结构，采用单元串联多电平方式，输出波形接近于正弦波，输出直接驱动电机，不需要滤波器或升压变压器。在控制电源失电后，变频器带有UPS装置，保证变频器需要继续运行时间不少于30m in。配置双电源自动切换装置，其中一路电源取自变压器辅助绕组，以保证只要设备运行，就可以正常提供控制电源，其可靠性远高于UPS，电源容量为5kV A，单相。电机额定电流的120%，每10分钟允许1分钟，超过则保护。变频器输出电流超过电机额定电流的150%，3S保护；额定电流200%，在10微秒内保护。检测每个功率模块的直流母线电压，如果超过额定电压的115%，则变频器保护动作。在变频调速系统柜体内设置温度检测，当环境温度超过预先设置的值时，发报警信号；在主要的发热元件，即整流变压器和电力电子功率器件上放置温度检测，变压器采用H级绝缘，变压器130℃、功率器件80℃，则保护动作。现场提供1路4-20m AD C二线制电流源输出，带载能力大于250Ω，4-20m AD C对应转速低高限，须呈线性关系。

2.3 变频配置冷却方案

变频器室设有自冷却装置，保证变频器正常运行温度要求，冷却水源为开式循环水。采用风道强迫外循环与空水冷+空调内循环冷却方式,在供水总管上设有反冲洗过滤器，在每个冷却设备上装有反冲洗装置。变压器柜和功率柜分室布置，变压器柜室采用风道强迫散热，功率柜室采用空调密闭冷却方式（同时配置空调备用）。

2.4 液力耦合器改造内容

为适应变频调速需要，采用变频调速型液力偶合器电动给水泵技术，确保整套系统安全稳定运行。在偶合器设置外部供油系统，确保各种工况下润滑油压和工作油压正常。增加两台外置辅助供油泵，其入口通过截止阀与油箱连接，出口分两路，一路经恒压流量调节阀、截止阀与润滑油冷油器入口连接与润滑油泵并联；一路经恒压流量顺序分配阀、恒压流量调节阀、截止阀与工作油冷油器出口连接，与工作油泵并联。新布置的油泵由保安段380V供电，液力偶合器原监视、控制、冷却系统不动。

给水泵变频调速运行时，勺管开度固定在最大输出位置，通过手动或者自动调节改变变频器运行频率。变泵运行时，备用泵勺管跟踪变频运行泵指令。调节机构示意图如图2所示。

图2 勺管调节机构示意图

3 改造后的效果

3.1 试验内容

试验开始之前，通过试验人员调整，机组具备了试验条件:机组各主、辅机运行正常、稳定；热力系统在试验规定的热力循环下运行并保持稳定；机组各项运行参数调整到满足试验要求并保持稳定；调整锅炉烟气挡板，保持再热汽温度稳定；尽量维持给水流量稳定，电泵转速稳定；所有试验仪表校验合格，工作正常。

变频改造前，A、B电动给水泵双泵、液力耦合器调速运行状态下，选取180M W负荷、200M W负荷、231M W负荷、250M W负荷、300M W负荷、330M W负荷六个工况，进行电泵耗电测试。变频改造完成后，在A、B泵变频调速状态下，做对应负荷下的电泵耗电测试试验。

3.2 试验结果

试验得到主要测试结果见表2。

表2 变频运行相对工频运行功耗降低值

绘制电泵变频改造后的机组负荷-功耗降低值曲线，如图3所示。

3.3 结果分析

从试验结果可以看出，电泵变频运行相对液力调速运行，节电效果明显；负荷越低，电泵变频运行方式相对耦合器调速运行方式的节电效果越明显。

图3 电动给水泵变频运行相对工频运行节电率

由于前置泵和给水泵是同一台电机驱动，给水泵电动机变频调速改造后，前置泵的转速也会改变，可能造成给水泵入口压力偏低从而引起汽蚀。因此，变频器的最低频率也要考虑前置泵。变频器最低频率不仅要满足给水泵入口压力高于汽蚀余量，还要满足防止给水泵可能开启最小流量阀，变频运行时根据最低转速高于给水泵最低流量对应转速。当给水泵最低频率高于28H z，可确保前置泵的安全运行。

从图3曲线中可以看出，机组负荷越低，变频运行相对液力耦合器调速运行，节电效果越明显。这几年在我国存在明显的电力过剩，机组负荷偏低，电动给水泵变频运行，将带来明显的经济效益。大部分电厂平均负荷率大约在70%左右。从试验结果可以看出，231M W工况下变频运行方式较耦合器调速运行方式功耗减少1579.26kW。某厂电动给水泵变频改造后，每年大约可节省厂用电1500万kW.h，可节约电费大约700万元/a。

4 结语

某电厂的电动给水泵变频改造，取得了良好的经济效益和社会效益。在全国范围内存在一定数量的机组采用液力耦合器调速电动给水泵，电动给水泵的变频调速方法值得推广应用。

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[2]张文海，谭红军.电动给水泵变频调速可行性研究[J].电机与控制应用，2008，36（5）：15-16.

[3]谭红军.电动给水泵调速方式研究[J].吉林电力，2008，36（5）：15-16.

[4]王银河，周刚.带前置泵的电动给水泵变频改造[J].湖南电力，2013，（z2）:62-64.

[5]张文海，安力群.火力发电厂电动给水泵液力偶合器泵轮(变频)调速法[J].电力建设，2012，33（6）:60-63.

Frequency Conversion of Electric Feed Water Pump with Front Pump

ZHANG Wu-zhi1，CHEN Guo-song2
（1.Huadian Electric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China；2.Hubei Xisaishan Power Generation Co.，Ltd，Huangshi 435000，China）

Electric pow erfeed pum p driven by hydraulic coupling forthree rated capacity ofa 330M W pow erplantin a power plant.Through the conversion of tw o electric water pum p，the electric pum p pow er consum ption dropped significantly，plantpowerconsum ption reduced and the econom ic efficiency ofthe unitim proved.

slectric feed pum p；frequency conversion；pow er consum ption

TM 621.7

B

2095-3429（2017）02-0046-04

2016-05-20

修回日期:2017-03-28

张武志（1983-），男，湖南邵阳人，工学硕士，工程师，从事汽轮机节能、调试工作。

D O I:10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.02.011