?泵用電機(jī)啟動(dòng)電流大，不僅對(duì)同一母線上的電機(jī)或其他設(shè)備正常工作造成極大的影響，而且對(duì)電機(jī)本身沖擊應(yīng)力很大，軸承應(yīng)力加大，同時(shí)對(duì)電機(jī)絕緣造成損傷，電機(jī)壽命縮短。

　　因此綜合以上多個(gè)角度，對(duì)凝結(jié)泵進(jìn)行變頻調(diào)速改造是相當(dāng)必要的。

　　現(xiàn)對(duì)#1機(jī)組凝結(jié)泵電動(dòng)機(jī)安裝高壓變頻器調(diào)速裝置，凝結(jié)泵電動(dòng)機(jī)型號(hào)及其參數(shù)如下表：

　　蚌埠電廠結(jié)合自身電機(jī)參數(shù)以及我公司產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，選用我公司型號(hào)MLVERT-D06/2800.B高壓變頻調(diào)速裝置。

2、凝結(jié)泵的工作流程

圖1 凝結(jié)水系統(tǒng)的工作流程

　　凝結(jié)水系統(tǒng)如圖1所示：從混合式凝汽器來(lái)的水97％-98％返回空冷塔，2％-3％參加熱力循環(huán)。凝結(jié)泵吸取凝汽器的水升壓后經(jīng)過(guò)化學(xué)精處理， 經(jīng)過(guò)低壓加熱器到除氧器， 除氧器除氧后進(jìn)入給水泵升壓， 再經(jīng)高壓加熱器到鍋爐， 最后經(jīng)省煤器進(jìn)入汽包， 從而完成熱力循環(huán)。維持凝結(jié)泵連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行是保持電廠安全、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)地一個(gè)重要方面。

　　當(dāng)機(jī)組負(fù)荷升高時(shí)，凝結(jié)水量增加，凝汽器內(nèi)的水位相應(yīng)上升。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降低時(shí)，凝汽器內(nèi)水位相應(yīng)降低。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，凝汽器內(nèi)的水位不能過(guò)高或過(guò)低。監(jiān)視、調(diào)整凝汽器內(nèi)的水位是凝結(jié)泵運(yùn)行中的一項(xiàng)主要工作。　　

　　蚌埠電廠所需凝結(jié)泵電機(jī)為6kV/2300kW的電機(jī)，每臺(tái)機(jī)組配備二臺(tái)凝結(jié)泵，一臺(tái)變頻運(yùn)行，一臺(tái)工頻備用。

3、變頻調(diào)速改造的凝結(jié)泵電氣接線圖

圖2 凝結(jié)泵電機(jī)及其備用泵電機(jī)主電路接線圖

　　從主回路改造方案看出：對(duì)兩臺(tái)凝結(jié)泵的一臺(tái)進(jìn)行變頻改造，另一臺(tái)工頻備用。當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，解決方案一，通過(guò)旁路柜將#1凝結(jié)泵連接到工頻運(yùn)行。方案二，工頻啟動(dòng)運(yùn)行#2凝結(jié)泵，停止運(yùn)行#1凝結(jié)泵。當(dāng)#1號(hào)凝結(jié)泵發(fā)生故障時(shí)，解決方案是直接工頻啟動(dòng)運(yùn)行#2凝結(jié)泵。以上冗余備用保證了整個(gè)電廠生產(chǎn)正常。當(dāng)故障設(shè)備恢復(fù)后，變頻啟動(dòng)運(yùn)行#1凝結(jié)泵，然后停止運(yùn)行#2凝結(jié)泵。

　　對(duì)于變頻調(diào)速的#1凝結(jié)泵，高壓電源經(jīng)用戶開關(guān)柜高壓開關(guān)QF11到刀閘柜，經(jīng)輸入刀閘QF1到高壓變頻裝置，變頻裝置輸出經(jīng)出線刀閘QF2送至電動(dòng)機(jī)；6kV電源還可經(jīng)旁路刀閘QF3直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。進(jìn)出線刀閘QF2和旁路刀閘QF3的作用是：一旦變頻裝置出現(xiàn)故障，即可馬上斷開進(jìn)出線刀閘QF2，將變頻裝置隔離，手動(dòng)合旁路刀閘QF3，在工頻電源下啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。QF11保留用戶原斷路器，QF1、QF2、QF3安裝在一個(gè)刀閘柜中與變頻裝置配套供貨。QF2與QF3之間閉鎖，防止誤操作。

4、變頻調(diào)速改造的直接經(jīng)濟(jì)效益和間接投資效益分析

（1）節(jié)能

　　異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電壓頻率f、轉(zhuǎn)差率s、電機(jī)極對(duì)數(shù)p三個(gè)參數(shù)有如下關(guān)系:n=60f(1-s)/p。改變電壓頻率f可以改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。由于凝結(jié)泵對(duì)轉(zhuǎn)速精度要求不是非常高,在異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)制造完成后,在帶負(fù)載運(yùn)行過(guò)程中由于負(fù)載變化,轉(zhuǎn)差率會(huì)略有變化,但變化極小，因此可以近似認(rèn)為電機(jī)轉(zhuǎn)速與變頻器輸出電壓頻率成線性關(guān)系。所以將頻率不變的工網(wǎng)電壓變換為不同的頻率電壓時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速也會(huì)隨之改變。

圖3 水泵類負(fù)載工作特性曲線

　　在進(jìn)行變頻調(diào)速改造前，凝結(jié)泵電機(jī)始終處于100%工作負(fù)荷狀態(tài)下，調(diào)節(jié)凝結(jié)器和除氧器中的水位即凝結(jié)泵的出水量完全依賴調(diào)節(jié)出口閥門開度改變管路的阻力來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)水量減小時(shí)，電機(jī)功率并沒有明顯下降。如圖所示，當(dāng)需要減小流量時(shí)，減小閥門開度，凝結(jié)泵工作點(diǎn)從A點(diǎn)移到D點(diǎn)，忽略泵機(jī)和電機(jī)效率變化，電機(jī)功率由 變化到 ，變化不明顯。當(dāng)采用變頻調(diào)速后，節(jié)能效果是明顯的，但一些變頻器廠家技術(shù)人員沒能掌握正確的節(jié)能算法，錯(cuò)誤的應(yīng)用公式，夸大了變頻調(diào)速節(jié)能效果，使計(jì)算值誤差很大，遠(yuǎn)大于實(shí)際節(jié)能效果，給用戶產(chǎn)生了一定的誤導(dǎo)。具體分析如下：

　　比例定律：以離心式水泵為例,當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速由 改變?yōu)?時(shí),若輸送的液體不變,則在不同轉(zhuǎn)速下相似工況點(diǎn)的對(duì)應(yīng)參數(shù)與轉(zhuǎn)速之間有下列關(guān)系:

　　上述比例公式應(yīng)用的條件是在水泵工作在相似的工況點(diǎn)，所謂相似工況點(diǎn)是指兩臺(tái)泵在幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似的情況下運(yùn)行參數(shù)。

　　幾何相似就是說(shuō)他們的形狀完全相同，只是大小不同，其中一臺(tái)泵相當(dāng)于另一臺(tái)泵按一定比例的放大或縮小。舉個(gè)形象的例子，兩張比例尺不同的中國(guó)地圖，它是幾何相似的，但大小相差一定的倍數(shù)。應(yīng)當(dāng)指出的是，這里提到的兩泵幾何相似是指流通部分的幾何相似，而不是要求泵之間的輪廓外形相似。

　　運(yùn)動(dòng)相似是指兩臺(tái)幾何相似泵流通部分各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的速度三角形相似。顯然，只有當(dāng)兩臺(tái)泵的流通部分幾何相似，才有可能運(yùn)動(dòng)相似，但滿足幾何相似的條件不一定滿足運(yùn)動(dòng)相似，只有當(dāng)兩臺(tái)幾何相似泵都在相似工況點(diǎn)運(yùn)行時(shí)（例如：都運(yùn)行在最高效率工況點(diǎn)），才是運(yùn)動(dòng)相似，所以運(yùn)動(dòng)相似又稱工況相似。

　　動(dòng)力相似是指作用于兩臺(tái)泵內(nèi)各對(duì)應(yīng)點(diǎn)上的方向相同，大小成比例。作用于泵內(nèi)流體的力主要是慣性力和粘性力的總壓力。因此，為使泵中的動(dòng)力相似，必須對(duì)應(yīng)點(diǎn)上的慣性力和彈性力（或壓力和密度）之比相等，慣性力和粘性力之比相等。

　　由上所述，比率定律轉(zhuǎn)速與流量成正比關(guān)系應(yīng)用條件是非常苛刻的。

　　下面以水泵從流量 變?yōu)?時(shí)采用變頻調(diào)速節(jié)能效果分析（以下均不考慮電機(jī)和水泵效率）。

（2）減少電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊

   電機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)的最大啟動(dòng)電流為額定電流的7倍；星角啟動(dòng)為4.5倍；電機(jī)軟啟動(dòng)器也要達(dá)到2.5倍。觀察變頻器起動(dòng)的負(fù)荷曲線，可以發(fā)現(xiàn)它啟動(dòng)時(shí)基本沒有沖擊，電流從零開始，僅是隨著轉(zhuǎn)速增加而上升，不管怎樣都不會(huì)超過(guò)額定電流。因此凝泵變頻運(yùn)行解決了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的大電流沖擊問(wèn)題，消除了大啟動(dòng)電流對(duì)電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和主機(jī)的沖擊應(yīng)力，大大降低日常的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。

（3）延長(zhǎng)設(shè)備壽命

   使用變頻器可使電機(jī)轉(zhuǎn)速變化沿凝泵的加減速特性曲線變化，沒有應(yīng)力負(fù)載作用于軸承上，延長(zhǎng)了軸承的壽命。同時(shí)有關(guān)數(shù)據(jù)說(shuō)明，機(jī)械壽命與轉(zhuǎn)速的倒數(shù)成正比，降低凝泵轉(zhuǎn)速可成倍地提高凝泵壽命，凝泵使用費(fèi)用自然就降低了。

（4）降低噪音

   凝結(jié)泵改用變頻器后，降低水泵轉(zhuǎn)速運(yùn)行的同時(shí)，噪音大幅度地降低，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低50%時(shí)，噪音可減少十幾個(gè)絕對(duì)分貝。同時(shí)消除了停車和啟動(dòng)時(shí)的打滑和尖嘯聲，克服了由于調(diào)門線性度不好，調(diào)節(jié)品質(zhì)差，引起管道錘擊和共振，造成給水系統(tǒng)上水管道強(qiáng)烈震動(dòng)的缺陷，凝結(jié)泵變頻運(yùn)行后，噪音、振動(dòng)都大為減少，變化相當(dāng)可觀。

（5）其他許多變頻調(diào)速改造前存在的問(wèn)題都得到合理的解決。如使用閥門調(diào)節(jié)少了，精度提高了。出口的壓力變小，對(duì)精處理過(guò)程的化學(xué)設(shè)備影響小了等等。

   總之，大型汽輪發(fā)電機(jī)組凝泵推廣使用變頻調(diào)速器，可以大幅度降低廠用電率，減少發(fā)電成本，提高競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

5、我公司變頻調(diào)速裝置的優(yōu)勢(shì)

(1)功率單元電子式旁路

　　為了保證變頻器和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的正常運(yùn)行，MLVERT系列高壓變頻器為用戶提供了功率單元電子旁路功能，當(dāng)單元故障時(shí)，IGBT上管導(dǎo)通，使其不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，使整個(gè)系統(tǒng)由原來(lái)的串聯(lián)可靠性結(jié)構(gòu)變成為并聯(lián)可靠性結(jié)構(gòu)。電子旁路示意圖如下：

圖4 功率單元電子式旁路示意圖

（2）變頻器帶故障運(yùn)行方式

　　當(dāng)有功率單元故障時(shí)，變頻器可通過(guò)線電壓自動(dòng)均衡技術(shù)，輸出最大的功率而不至于跳機(jī)影響生產(chǎn)，用戶可以根據(jù)設(shè)備的報(bào)警自行確定停機(jī)維修時(shí)間。

（3）風(fēng)機(jī)選用進(jìn)口設(shè)備

　　我公司高壓變頻器冷卻風(fēng)機(jī)采用原裝進(jìn)口施樂百風(fēng)機(jī)，其平均無(wú)故障連續(xù)運(yùn)行時(shí)間大于100000小時(shí)。

（4）諧波指標(biāo)

　　輸出電流諧波失真<2%,變頻調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波滿足并高于中國(guó)“GB/T 14549電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波”及“IEEE519”國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。變頻裝置考慮將對(duì)電網(wǎng)諧波影響減至最小的措施包括：a、移相變壓器；b、單元串聯(lián)技術(shù)；c、優(yōu)化的PWM算法；d、多脈沖整流技術(shù) 。

（5）控制部分雙電源切換

　　變頻器控制回路采用雙電源切換技術(shù)并配置UPS電源，雙電源一路來(lái)源于用戶電源，一路來(lái)源于變頻器內(nèi)隔離變壓器二次輸出繞組，其中任意一單元掉電自動(dòng)切換至另一回路，切換時(shí)間約為40ms，切換過(guò)程中的電源保證由UPS提供，UPS提供掉電30分鐘輸出。

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