1 引言
近年來，我國電力工業(yè)飛速發(fā)展，但是能耗比卻居高不下。高能耗比已成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸。我國火力發(fā)電廠的設(shè)計和制造受技術(shù)條件的影響，電廠主要用電設(shè)備如風(fēng)機、水泵等高能耗設(shè)備，其輸出功率不能隨機組負荷變化而變化，只能通過改變擋板或閥門的開度來調(diào)整，造成很大部分能量消耗在截流損失中。在國家“十一五”規(guī)劃中，主要提倡創(chuàng)建環(huán)保、節(jié)能型企業(yè)。在此前提下，達拉特發(fā)電廠將以安全、節(jié)能、環(huán)保為主要目標進行設(shè)備改造。我們通過向全國同類型電廠調(diào)研發(fā)現(xiàn)，高、低壓電機變頻調(diào)速控制技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè)，它不僅可延長設(shè)備的使用壽命和提高工作效率，最重要的是可以節(jié)能。尤其是在電廠的水泵電機和風(fēng)機電機上節(jié)能效果更為顯著。所以在保證機組安全運行滿發(fā)的基礎(chǔ)上，我廠將低加疏水泵電機進行變頻調(diào)速控制。內(nèi)蒙達拉特發(fā)電有限責(zé)任公司2期工程設(shè)計2×330 MW，其回?zé)嵯到y(tǒng)由七段抽汽、凝汽器、3臺高壓加熱器（以下簡稱高加）、4臺低壓加熱器（以下簡稱低加）及除氧器組成。低加疏水自4號低加經(jīng)3號低加流入低加疏水箱，2號低加直接流入低加疏水箱，用疏水泵打入2號低加出口凝結(jié)水管中。
2 設(shè)備原狀
2.1 1號低加水位控制系統(tǒng)組成
低加疏水控制系統(tǒng)由電接點水位計、調(diào)節(jié)器、操作器（2臺）、調(diào)整門（2個）、疏水泵（2臺）組成，如圖1所示。
圖1 改造前低加水位控制系統(tǒng)
2.2 運行方式
正常情況下低加疏水經(jīng)疏水泵到凝結(jié)水母管，異常情況下疏水直接至凝汽器。調(diào)節(jié)部分:自動時由調(diào)節(jié)器控制電動調(diào)整門開度以維持低加水位;手動時運行人員通過操作器手動控制調(diào)整門開度維持水位。由運行人員根據(jù)機組運行狀況進行調(diào)整門之間的切換。
2.3 存在問題
（1）流量主要由調(diào)節(jié)閥來控制,造成電動機運行效率較低,而且降低了密封、閥門、法蘭的使用壽命；
（2）電機一天24h工頻低效運行，造成大量的電能消耗，與該廠節(jié)能環(huán)保型工廠的稱號不符；
（3）疏水水位不能維持穩(wěn)定，調(diào)節(jié)延遲率大、反應(yīng)速度慢，影響熱交換效率。
針對上述問題，經(jīng)過認真調(diào)研，決定將原來低加疏水控制系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器、操作器和疏水調(diào)節(jié)閥保留，另外加裝磁翻板液位變送器，用交流變頻器控制疏水泵轉(zhuǎn)速保持水位的系統(tǒng)，以提高回?zé)嵝屎妥詣油度肼省?/P>
3 變頻器控制疏水泵的可行性
風(fēng)機水泵的節(jié)能原理是用調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速來代替擋風(fēng)板或節(jié)流閥控制流量以達到節(jié)能的目的。以水泵為例，機泵特性曲線如圖2所示。
圖2 機泵特性圖
設(shè)水泵流量由QA減小為QB，若采用關(guān)小閥門來實現(xiàn)，管阻特性將變?yōu)榍€③，而流量—揚程特性仍為曲線①，故工作點由A移至B。此時，流量減小，揚程從HTA增加為HTB，軸功率與面積OEBF成正比。
若保持閥門開度不變，通過改變水泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，則當(dāng)水泵的轉(zhuǎn)速改變時，流量—揚程特性隨之變化，管阻特性不變。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時，特性曲線下降為曲線④，管阻特性曲線仍為曲線②，工作點移至C，軸功率與面積OECH成正比。節(jié)省的功率耗損與面積HCBF成正比，可見節(jié)電效果十分顯著。
從流體力學(xué)的觀點來看，流量正比于轉(zhuǎn)速，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。若轉(zhuǎn)速下降20%，則軸功率下降到51.2%，若轉(zhuǎn)速下降50%，則軸功率下降到12.5%，即使考慮調(diào)速裝置本身的損耗因素，節(jié)電也是相當(dāng)可觀的。
另外，當(dāng)采用變頻調(diào)速技術(shù)以后，電動機的工作效率得到提高，同時水泵的工作效率也處于最佳狀態(tài)。
4 改進方案
4.1 系統(tǒng)組成
控制系統(tǒng)中原電接點液位計、調(diào)節(jié)器、操作器、疏水泵和電機保留。另外加裝一套變頻調(diào)速系統(tǒng)，接受磁翻板液位變送器送入的液位信號，經(jīng)由變頻器內(nèi)部PID運算，1臺變頻器控制2臺疏水泵且可自動切換，降低改造費用，變頻器選用Danfoss VLT5150，如圖3所示。
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圖3 改造后低加疏水控制系統(tǒng)
整個控制回路配置如圖4所示。
圖4 控制回路配置圖
變頻系統(tǒng)由遠程中控室控制,觸摸屏、PLC、變頻器組成上下級主從網(wǎng)絡(luò)通訊，物理鏈路均選用RS-485，PLC與DANFOSS變頻器應(yīng)用DANFOSS FC協(xié)議，PLC與觸摸屏應(yīng)用PLC專有協(xié)議。組成通訊后，由觸摸屏發(fā)起、停指令，液位設(shè)定值并監(jiān)視實際液位的變化以及電機運行狀態(tài)。變頻器根據(jù)設(shè)定值與反饋值，通過內(nèi)部PID運算控制電機運行速度，以穩(wěn)定疏水箱水位。
4.2 系統(tǒng)具有以下功能
4.2.1 聯(lián)鎖
（1）1、2號泵互為聯(lián)鎖備用，1臺泵故障自動切換至另1臺泵。
（2）變頻故障時,可切換至工頻以原有供電系統(tǒng)運行,工頻運行時也有聯(lián)鎖備用,各接觸器具備傳動監(jiān)測保護功能。
4.2.2 保護
（1）變頻器本身有過壓、欠壓、過流、過熱、過載、斷信號等保護，保護參數(shù)可設(shè)定，并能夠自檢、報警和顯示。
（2）采用PLC完成邏輯功能，設(shè)計有延時啟停、故障和超載報警等功能。
4.2.3 變頻器本身具有瞬間故障和切換后的自啟動功能
5 運行狀況
該系統(tǒng)自2006年4月投入運行以來，運行良好，設(shè)計功能完善，實現(xiàn)了隨機啟停和免維護運行，提高了機組的經(jīng)濟性。
6 效益
（1）系統(tǒng)改進后，克服了原控制系統(tǒng)中的不足。通過變頻器調(diào)節(jié)疏水泵的轉(zhuǎn)速來維持低加水位，自動情況下低加水位波動不大于1 cm，保證了調(diào)節(jié)精度；
（2）節(jié)約電能，實現(xiàn)了電機軟啟動，減少了啟動電流，延長了電機壽命;
（3）降低泵的轉(zhuǎn)速可成倍地提高泵體壽命；
（4）降低噪音；
（5）最重要的是節(jié)能。
節(jié)能計算如下：
低加疏水泵電機容量125kW,cosφ=0.85
工頻運行時閥門調(diào)節(jié)：
100%負荷,電機電流200A
日負荷9h，負荷率37.5%
日耗電量=P×t
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= 
×U×I×cosφ×9
=1.732×380×200×0.85×9
=1007kW?h
80%負荷，電機電流180A
日負荷9.5h，負荷率39.58%
日耗電量=P×t
= ×U×I×cosφ×9.5
=1.732×380×180×0.85×9.5
=967kW?h
60%負荷電機電流，155A
日負荷5.5h，負荷率22.92%
日耗電量=P×t
= ×U×I×cosφ×5.5
=1.732×380×155×0.85×5.5
=477kW?h
采用DANFOSS變頻器后變頻調(diào)節(jié):
100%負荷電機電流，160A
日耗電量=P×t
= ×U×I×cosφ×9
=1.732×380×160×0.85×9
=805kW?h
80%負荷電機電流，120A
日耗電量=P×t
= ×U×I×cosφ×9.5
=1.732×380×120×0.85×9.5
=634kW?h
60%負荷電機電流，45A
日耗電量=P×t
= ×U×I×cosφ×5.5
=1.732×380×45×0.85×5.5
=138kW?h
采用DANFOSS變頻器后各種工況下日節(jié)電量:
100%負荷節(jié)電量:
1007-805=202kW?h
80%負荷節(jié)電量:
967-634=333kW?h
60%負荷節(jié)電量:
477-138=339kW?h
日節(jié)電總量:
202+333+339=874kW?h
設(shè)備改造安裝后，按部頒檢修周期計算，年設(shè)備運行天數(shù)最少為345天。
所以年節(jié)電總量:
345×874=30.153萬kW?h
以上網(wǎng)電價為0.259元計算，則電機每年節(jié)約電費:
0.259×30.153=7.81萬元
其節(jié)能效果是可觀的，這是在北方相當(dāng)?shù)偷纳暇W(wǎng)電價計算的，如果以南方各電廠的上網(wǎng)電價計算其節(jié)能效果更加顯著。
7 結(jié)束語
改造后，不僅能延長電機、開關(guān)等設(shè)備的使用壽命，也能減少對環(huán)境的噪音污染，其經(jīng)濟效益也是相當(dāng)可觀的。
隨著廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng)日趨激烈，如何降低發(fā)電成本，提高發(fā)電企業(yè)競價上網(wǎng)的競爭能力，加強內(nèi)部管理，挖潛節(jié)能是電廠必須認真研究的一件大事，采用變頻器技術(shù)對電廠高能耗用電設(shè)備如風(fēng)機、水泵等進行技術(shù)改造，不僅能收到直接的降低廠用電、降低供電煤耗，增大上網(wǎng)電量帶來的直接經(jīng)濟效益，而且設(shè)備乃至機組的安全可靠性得到提高，減少機組故障帶來的隱形經(jīng)濟效益。變頻器技術(shù)在發(fā)電廠值得推廣應(yīng)用。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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