摘要：本文主要介绍了高压变频器在新疆某大型燃煤机组锅炉给水泵上的应用，为大功率锅炉给水泵变频节能改造提出了新思路。

关键词：森兰变频；大型火电机组；给水泵；高压变频器

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年来，高压变频调速技术的大量推广对电力行业的节能降耗做出了巨大贡献，国内火力发电厂在工作辅机节能改造方面已进入普及阶段，大部分的火电企业纷纷开始转变思路，敢于尝试，在生产自耗电的降低方面取得了突破性的进展，辅机耗电量在使用高压变频调速技术后得到了进一步的遏制，大部分应用成熟的负载例如引送风机、循环水泵、凝结水泵等均已改造完成，那么如何更深入挖掘锅炉辅机节能潜力成为了电力企业关注的焦点，在这种情况下，作为耗电大户，给水泵的变频节能改造成为了新的思考方向。当前给水泵面临以下问题：给水泵功率大，能耗高；节能潜力大。现有改造经验来讲，对于负荷不满的机组，通常节电率在20%左右（跟发电负荷有直接联系）。

虽然节能改造市场巨大，但多数企业慎而又慎，迟迟不敢有所为，主要原因为：负载太重要，没有案例，或者没有经验的指导，少有用户敢于下决心去改造，去尝试，因为一旦改造出现问题，将造成非常大的影响；改造不仅涉及变频器，还涉及机械方面的改造，变频厂家不懂，机械方面厂家也不会去考虑。加之机械方面液力耦合器的改造和前置泵的改造工作难度较大，改造方案确定难度大，造成更鲜有人为给水泵改造。

但数据显示，世界发达国家早已把锅炉给水泵系统作为推广变频调速节能改造的重点项目之一，国内也有企业跃跃欲试，这其中森兰有幸成为用户高度认可的变频系统提供商。森兰在新疆某自备电厂的大功率锅炉给水泵节能改造项目为给水泵负载的改造提出新的思路。

2　项目概况

该自备电厂投运有5×350MW大型燃煤发电机组，该项目锅炉电动给水泵改造成为了森兰再次突破创新的标志性项目，电厂建成为5个机组，先期尝试对5#机锅炉给水泵进行了改造，也是新疆首个对大型火力发电机组进行电动给水泵节能改造的电厂。

机组锅炉给水系统配置如下：单台机组锅炉给水系统配备3台50%锅炉给水泵，采用2用1备运行方式。给水泵系统采用液力偶合器作为调速方式，给水系统主要设备的主要参数如表1

表1 前置泵额定参数

表2 给水泵额定参数

表3 给水泵电动机额定参数

表4 液力偶合器额定参数

系统整体示意图如图1所示。

图1 系统整体示意图

系统由前置泵、电动机、液力耦合器（包含工作油路、润滑油路部分）、给水泵组成，系统根据机组负荷变化，通过液力耦合器调节给水泵供水量的大小，以满足锅炉生产系统供水量的需要。

可以看出，如需进行变频调速节能改造，就需要考虑前置泵调速后运行方式问题、变频调速后液耦是否改造问题以及改造后DCS控制方面的问题。

3 系统改造方案

面对复杂的系统，高难度的改造，森兰与电厂相关技术专家进行了近半年的现场调研交流论证，结合多年丰富的电厂给水泵应用经验，最终确认了一套切合现场实际的改造解决方案，同时全程提供技术支持，指导用户现场完成整个系统变频改造，具体改造方案为：单元机组将两台运行泵改为变频驱动，剩余一台备用泵不做改动，仍采用液耦调速；机械部分包括液力偶合器、前置泵的改造；电气部分包含电机侧、DCS控制系统的改造等内容。

3.1　变频器改造方案

项目采用一拖一限流方案如图2所示。

图2 一拖一限流方案

此方案为一拖一的典型方案，QS1、QS2为隔离开关。隔离柜在检修时有明显的断点，操作便捷，确保人身和设备的安全。

3.2　机械设备改造方案

3.2.1　前置泵改造

根据前置泵的额定参数，若前置泵调速运行，很难在所有频率段保证给水泵的必须汽蚀余量，但考虑到给水泵具有诱导轮设计，其必须汽蚀余量非常小，机组运行频率段相对集中，不会出现频率很低的情况，同时兼顾现场空间等可操作性因素，最终确定方案采用不对前置泵进行改造方案，论证结果表明前置泵出力在机组正常运行区域内能满足给水泵汽蚀余量的要求。

3.2.2　液力耦合器改造

针对液耦调速的弊端，取消液耦调速功能，将液力耦合器的泵轮和涡轮拆除，将泵轮轴与涡轮轴通过联轴器连接，即将液力耦合器改造成增速齿轮箱功能，使系统节电率达到最大化。改造包括液耦本体的改造以及润滑油路的改造，最终在确保电机、给水泵稳定运行的前提下，挖掘节能潜力。

3.3　控制系统改造方案

结合原有控制特点，变频器控制系统采用专用控制器，同时针对锅炉各项调节指标分析可能存在的风险，森兰提出了整套DCS改造控制策略，对原有控制系统的动作逻辑、操作画面、自动运行逻辑均进行了改造，与原系统实现了完美对接，使用逻辑保护策略来规避各项可能出现的突发状况，最终将系统风险控制到最低，经过现场多项试验，最终保证了整个系统运行的稳定可靠。

4　改造效果分析

（1）项目为EPC总包，森兰团队经过3个月的现场施工，完成了项目零基础到变频器室修建、设备就位、安装调试等一系列工程作业，并正式投入运行。投入之初即收到了预期的节能效果，80%机组负荷情况下，给水泵节电率高达20%以上，降低了1个百分点的厂用电率，受到用户的一致好评。

（2）森兰对现场的控制以及可靠性方面做了大量的试验，最终证明改造后系统仍可保持原有的备用方式并不影响给水系统的可靠性，并未引发可能存在的改造风险，项目实施获得圆满结束。

图3 现场改造设备图

5　结论

该大功率锅炉给水泵的突破性应用，标志着大型火力发电机组变频节能改造到达新的高度。森兰变频器稳定可靠的产品性能、完美的解决方案、显著的节能效果，是改造成功实施的原动力，为国内电力企业节能降耗提供了新的思路，项目在新疆地区起到了标杆作用，森兰变频器也再次证实了作为国产变频器领军企业的雄厚技术实力。

作者简介：

葛重源（1986-），男，现任希望森兰科技股份有限公司高压技术部经理，长期从事高压变频技术在电力行业的应用与研究。

参考文献：

[1] 徐甫荣. 高压变频调速技术工程实践[J]. 北京: 中国电力出版社, 2012.

[2] 《电力节能技术丛书》编委会. 火力发电厂节能技术[M]. 北京: 中国电力出版社, 2008.

摘自《自动化博览》2018年9月刊