给水泵变频改造研究

翟溪1 王耀龙2

1.乌海职业技术学院 2.内蒙古北方蒙西发电有限责任公司

给水泵变频改造研究

翟溪1 王耀龙2

1.乌海职业技术学院 2.内蒙古北方蒙西发电有限责任公司

本文结合电厂的实际配置情况,介绍了包钢热电厂8#、9#炉给水泵变频改造方案,计算了变频器节能效益,对生产实际具有重要的意义。

配电网 继电保护 合环操作

1 前言

给水泵是为锅炉运行提供连续、稳定的除氧水的重要设施，运行状况的好坏是关系到热电厂安全、经济生产的一个重要指标。我厂8#、9#炉现有一台汽动给水泵和3台电动给水泵，作为高能耗的电动给水泵，电机采用工频运行，输出功率不随机组负荷变化而变化，只有通过调节阀和回流支路来进行流量调整，造成很大部分的能量消耗，那么我们节能降耗就可以有很大空间。

2 变频器节能原理

按照电机学的基本原理，电机的转速满足如下的关系式：

其中为p为电机极对数，f为电机运行频率，s为滑差。

功率与转速有下列三次方关系：

其中P为负载功率，Kp为功率常数，n为电动机拖动负载的转速。

由式（1）和式（2），得式（3）：

根据式（3）可以计算出：当频率从50Hz降至40Hz时，可节约能耗近一半；当频率从50Hz降至20Hz，能耗不足额定时的10%。但由于实际中变频装置的耗能和水阻等原因，当频率从50Hz降到40Hz时，节约率在20%左右，这也为我厂每年节约百万元的电耗。

3 变频改造方案介绍

图1 给水泵变频改造方案接线图

如图所示，给水泵电机增加了一台变频调速装置，变频系统的设计采用一拖三的主回路方式，变频设备除拖动一台工作给水泵电机之外，还可以通过刀闸切换分别拖动其他俩台给水泵电机，变频器由俩段电源带动，通过双向刀闸分割，不存在线路双电源非同期并列问题，在安全可靠的前提下实现给水泵切换的运行工作。

在与现场设备的接口配合上，变频系统的内置PLC也发挥了接口方便、功能可靠的特点，实现了一台变频拖动三台给水泵的切换和相应的闭锁功能，达到了功能完善、性能可靠的设计目标。

此种一拖三控制方式（如图1），大大提高了变频器的使用率。由于日常运行只需要一台电动给水泵运行即可满足生产要求，但备用泵经常需要与其他两台水泵切换使用，以保证三台给水泵全年运行时间接近。所以采用了一拖三的控制方式，通过刀闸的切换，可以使变频器拖动任意一台水泵运行。这样保证了三台给水泵全年运行的切换，也保证了备用泵可以在工作泵故障状态下，紧急工频启动的目的。一旦变频器出现故障，可以直接切换到旁路工频运行。

4 变频器节能效益分析

电机型号：YK2000-2/990，功率：2000KW，汽动给水泵出水量：250-300t/h，电动给水泵出水量：200t/h，锅炉需水量：370-380t/h，年运行时间：7000h。

变频模式下工作频率计算：

工作频率应同时满足需水量和母管压力的要求：

工作频率应该取较大值才能满足供水需求，所以工作频率为44.5Hz。

变频调节的节能率：

节电费用：

[1]刘风袖.高压变频器在广州发电厂给水系统改造中的应用[D].广州：华南理工大学，2012

[2]赵力.电厂给水泵变频改造研究[D].北京：华北电力大学，2014

[3]孙涛.300MW火电机组凝结水泵变频改造及节能研究[D].广州：华南理工大学，2010