1  引言
    中國大唐集團公司安徽淮南洛河發(fā)電廠總裝機容量為4×300 MW機組，每臺機組配置兩臺互為備用的凝結水泵，流量調節(jié)采用傳統(tǒng)的閥門調節(jié)方式。因而存在以下弊端：節(jié)流損失大，能量浪費嚴重；機組調峰時凝泵運行效率大幅度降低；調節(jié)頻繁易導致閥門和執(zhí)行機構損壞，設備維護量大；電機經常處于高速運轉造成各部件磨損發(fā)熱；電機工頻起動對電網和電機造成較大沖擊；自動化程度低、控制精度差。為進一步提高設備利用率，節(jié)能降耗，降低廠用電率。經過長時間調研，洛河電廠選用了由上海新華控制技術（集團）有限公司推薦的安川高可靠超節(jié)能矢量控制型高壓變頻器，將3#、4#。機組凝結水泵進行變頻改造，從而省去由于閥門、擋板節(jié)流等帶來的功率損失，達到節(jié)能的目的，提高了發(fā)電企業(yè)的經濟效益。

2 凝結水泵變頻改造
    洛河電廠3#、4#機組凝結水泵參數為：額定電壓6kV、額定功率1000kW、額定電流116．4 A、額定轉速l 487 r／min，配備安川CIMR—MVlSDCl3C型高壓變頻器，系統(tǒng)接口和DCS邏輯組態(tài)設計更改由新華集團公司完成。

2．1  高壓變頻器節(jié)能原理簡介
    對于水泵，由流體動力學理論可以知道，流量與轉速的一次方成正比；扭矩與轉速二次方成正比；而泵的功率則與轉速的三次方成正比。用n、N分別表示轉速和功率，腳標“0”均表示額定工況參數。當流量由額定值Q₀降至Q時，與額定功率Ⅳ0比較，采用轉速調節(jié)的電機的功耗為：

    當流量由100％降到70％，則轉速相應降到70％，而電機的功耗降到34．3％，即節(jié)約電能65．7％。扣除閥門調節(jié)時的功耗與額定功耗的差、轉速下降引起電機的效率下降等因素，節(jié)電效果也是非常顯著的。

                                                           [NextPage]

2．2電氣主回路的改道
    鑒于凝泵的冗余配置和安川高壓變頻器的高可靠性，此次凝泵變頻改造未考慮工頻／變頻切換回路。電氣主回路設計如圖l所示，電源由廠用電母線經電廠原有高壓斷路器QF后送至高壓變頻器，變頻器將電能變換頻率后直接驅動電動機。此種設計只增加一臺變頻器，結構簡單，投資和占地較低。

圖1電氣主回路圖

2．3系統(tǒng)接口設計
    變頻裝置共用到DI2點——變頻器運轉／停止指令；DO5點——變頻器準備結束／運轉／輕故障報警／重故障報警／自保護跳高壓開關；A11點——DC4—20mA速度指令；A12點——頻率輸出／電流輸出。
    接口圖如圖2所示：

圖2接口圖

2．4邏輯組態(tài)
    當變頻器正常使用時，變頻器與工頻備用凝泵互為聯鎖：當變頻器跳閘時工頻備用凝泵聯鎖啟動；當變頻器運行且凝結水母管壓力低，聯鎖信號為真時工頻備用凝泵啟動。

    原除氧器水位調節(jié)閥控制保留，作為調節(jié)的后備手段；增加變頻調速泵跳閘，啟動備用定速泵；定速泵跳閘時聯啟調速泵，設置轉速最大。

3 變頻系統(tǒng)的調試
    此次變頻系統(tǒng)改造，僅用一天就完成安裝測試，并完成變頻器在各種工況不同負載下的試運行，運行狀況良好。為保證設備的安全運行，變頻器在主電源上電前，還依次進行了變壓器絕緣檢測和控制電源確認等試驗。

    變頻器柜檢查與加固。檢查柜面及內部的部件，確認沒有損壞和螺釘松動等情況；確認接線位置和接地情況良好；電機側的聯軸器已斷開。

    變壓器絕緣測定。檢測變壓器的對地絕緣性能，實測值為2 000 MQ，大于標準30 MQ，檢測合格。

                                                            [NextPage]

    控制電源確認?？刂齐娫礊槔鋮s風扇和變頻控制器提供用電，檢測從控制電源主回路開始，依次檢測控制基板各用電模塊，目的是保障變頻器主電源上電前各控制電源的正常運行。檢測結果表明各控制電源良好。

    自學習模式。此模式是安川高壓變頻器所特有的，通過這一模式變頻器能夠自動讀取電動機參數，根據這些參數完成變頻器最佳運行和矢量控制環(huán)境設置。在自學習模式執(zhí)行前，需利用變頻器自帶的點動功能，確定電機旋轉方向。

    電機操作測試（無負載）。在電機帶負荷前，為保證變頻器的可靠運行，首先進行變頻器帶動電動機空轉試驗。檢測數據如表1所示，結果顯示變頻器運行正常。

表1  電機無負載操作測試數據

    電機操作測試（負載）。此項測試變頻器帶載運行狀況，試驗過程根據不同的頻率范圍分為幾個階段，待變頻器在每個頻率階段的各項參數穩(wěn)定后再逐步向高頻率階段運行。檢測數據如表2所示，結果顯示電機變頻運行后，不同負荷下電機的輸入電流和輸入電壓顯著減小。

表2電機無負載操作測試數據

    電機操作試驗（負載轉速0—100％60 s）。檢測變頻器帶載加速能力，加速時間設定60 s。波形顯示，變頻器加速過程運行平穩(wěn)，狀況良好。

                                                              [NextPage]

    電機操作試驗（負載轉速0～100％30 s）。此項檢測變頻器帶載加速能力，加速時間設定30 s。波形顯示，變頻器加速過程運行平穩(wěn)，狀況良好。

  機組實際運行數據（變頻狀態(tài)下調門開度均設定在100％）。

圖3電機60 s加速錄波圖

圖4電機30 8加速錄波圖

    由表3數據分析可得，變頻改造后節(jié)能效果顯著，經粗略估算，原工頻運行時相同工況下4#機組凝結水泵一天耗電約20 000 kW·h，現變頻改造后4#機組凝結水泵所耗電量減少至10 000 kW·h。

表3實際運行狀況性能對比

4 變頻改造后所帶來的其它效益

4．1減少電機啟動電流
    電機直接工頻啟動的最大啟動電流為額定電流的7—8倍，電機軟啟動器也要達到2．5倍。而由變頻器起動的負荷曲線可以發(fā)現它啟動時基本沒有沖擊，最大啟動電流僅略高于電機額定電流。因此變頻調速解決了電機啟動時的大電流沖擊問題，消除了大啟動電流對電機、傳動設備和主機的沖擊，降低了日常的維護保養(yǎng)費用。

4．2延長設備壽命
    變頻調速改變了電機轉速變化的加減速特性曲線，沒有應力負載作用于軸承上，延長了軸承、電機的壽命。同時有關數據說明，機械壽命與轉速的倒數成正比，降低凝泵轉速可成倍地提高凝泵壽命，凝泵使用費用自然就降低了。

                                                                      [NextPage]

4．3降低噪音
    我廠凝結水泵改用變頻器后，降低水泵轉速運行的同時，噪音將大幅度地降低，當轉速降低50％時，噪音可減少十幾個絕對分貝。同時消除了停車和啟動時的打滑和尖嘯聲，克服了由于調門線性度不好，調節(jié)品質差，引起管道錘擊和共振，造成給水系統(tǒng)上水管道強烈震動的缺陷，凝結水泵變頻運行后，噪音、振動都大為減少，變化相當可觀。

5  結論
    從試遠行結果來看：變頻器運行穩(wěn)定，各項性能指標優(yōu)良；修改后的控制系統(tǒng)，邏輯通順明了，過程操作簡單，總體狀況達到期望目標?？傊?，大型汽輪發(fā)電機組凝泵推廣使用變頻調速器，可以大幅度降低廠用電率，減少發(fā)電成本，提高競價上網的競爭能力。

參考文獻：
[1]李遵基．變頻控制原理及應用[M]．北京：華北電力大學出版社,2001．
[2]冷增祥．中、高壓變頻器概述[J]．江蘇電機工程，2002，（4）：32．
[3]張燕斌．SPWM變頻調速應用技術[M]．北京：機械工業(yè)出版社,2001．
[4]韓安榮．通用變頻器及其應用[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2000．