【关键词】：200MW；机组电动；给水泵变频；改造探析
1.概况
本次研究选用某热电厂 13 号机组的 200M W 汽轮发电机组作为研究对象。其中每台机组配有电动给水泵组；机械运行时，两台泵一运一备、轮换操作，给水泵通过液力偶合器实现对应的调速、驱动运行，通过计算，预计给水泵（电量：年平均耗电量/发电量=2.31% ） ，（电率：年平均耗电量/发电厂=30%） 。
2.研究给水泵变频节能
2.1 方案简介
采用变频技术，其可以优化挡板调节、阀门控制生产质量，进一步提升生产经济效益，优化设备运行工况。因此，在运行水泵机械师设备时候，大多采用水泵电机调速来控制流量，以此来完成节能控制目标。但是在实际的生产环节中，大多是采用阀门控制水泵的流速，要有效借助变频途径来完成阀门调节流量， 要针对生产系统进行变频器改造，以此来完成高效变频来控制低效阀门控制效果。变频器控制水泵电机系统方式十分简单，其不需要改变原系统太多内容，可通过调节变频器电机实现水泵电流控制，且其投资回报率较为理想。因此，在大多水泵机械设备按照变频驱动原理，液力偶会器无法通过电动给水泵变频实现驱动、调速。要从变频角度进行突破改造，第一步要再从液力偶会器控制入手。经过实验研究和方案对比分析，可采用前置泵实现给水泵电动机驱动，调速。操作时候，建议使用前置泵给水泵电动机同轴驱动，实现稳定控速。
2.2 方案
原设计方案是按照10KV两路电源经高压开关柜至水泵电机，电机直接连接水泵，在启动或者是开关备热环境系，出口阀门位置可以启动电动机，电动机运行正常后就可以调节出口供应流速。但是启动时间长会降低工作效率。现设计关注主生产线产量，需要从节能，高效方面入手。
经设计研究分析，采用水泵变频改造措施，对本方案进行计算验证以及可行性研究，预估分析通过该途径可以实现多台泵同时变频运行。
方案采用两水泵装置，正常运行中，一台泵；另外一台备用。若发生了跳闸问题，可以使用工频备用泵。改造设计方案目的是开一台浊环泵，为了降低设备投入，现采用变频器自动，变频切换方式（如下图1所示）。
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（图1 改造设计方案）
以上高压变频器可以被拖动，1#浊环泵电动机可实现变频操作，也可通过2#浊环泵电动机拖动运行，但是两组不可以同时运行，互为备用。若高压变频器发生故障，可采用倒闸退出变频，且可以切换工频运行，也不会影响整个生产质量。运行时候可以借助对应的工业化设备减少降低设备投资，以满足工业生产。
2.4 两台泵间的变频切换
以上可知，可通过切换两台泵都实现变频运行，且两个泵之间也能实现工频运行；操作时候可以在水泵运行的停、运两个状态进行切换，其具体的模式可以由使用人自己决定。
2.5 DCS 调控方案
变频器通过硬接线方式，将隔离刀闸 Q S1、Q S2、Q S3、Q S4、的常开辅助触点以及工、变频运行、变频就绪、运行频率、输出电流等信号送到 D CS 系统，可以在 D CS 操作画面上组态一次原理图，实时显示各隔离刀闸的状态以及变频器运行的状态，多功能主油泵的起停、多功能液力偶合器工变频运行方式的切换、每台给水泵的工频启停、变频启停、变频调速泵运行与液力偶合器调速泵运行的给水自动控制与切换均由 DCS 组态实现。
2.6 变频器的选配
根据给水泵轴功率 ，给水泵电动机的参数 ，结合国电电力邯郸热电厂现场给水泵实际运行情况 ，鉴于给水泵运行是否可靠运行直接决定发电机机组运行安全，建议采用原装进口高压变频器。
2.7 变频器的通风与散热
建议高压变频器采用水冷散热方式：（1）高压变频器水冷却技术已成熟运行于高压变频系统；（2）降温效果好，降低设备的运营成本，设备使用寿命长、故障率低、性能可靠；（3）适用于现场比较脏，灰尘比较大的环境；（4）通风、换气、防尘、降温集于一体。
3.节能评估
3.1 节能计算
研究机组 13 号机组2018年 2 至2019年 5 月，其中液力偶合器调速电动给水泵耗电量占到了发电量的2.25% ；年平均负荷率为73.4% ，
若按照升级计算分析，假设可以节约电量20%左右，预计可以节约电量节电568（2842×20% =568）万千瓦时，可降低发电厂发电率5%，预计可以增加产值二百四十万元左右。
3.2 投资回收期
改造后，可以按照节能技术和运行机组特点，计算其投资回收期，若按照运行小时和负荷率研究，可年节电 568 万千瓦时，预计可以增加产值二百四十万元左右。，若考虑投资600万元计算，预计3年内可以回收投资。
4.处理后优势缝隙
①变频处理后，水泵电机调节速度变快，其速度可以提升到以往恒定电机的控制速度20%以上。②经过变频调解处理可以全面优化实现水泵电机空载启动，可以减少启动峰值电流、降低电流转换时间，也避免了因为电流过大造成电机或者电缆受损或老化。③运用该技术后可以降低电机转速磨损，可以将故障率控制到以前的30%-50%左右，全面降低了设备的生产成本和运行成本，控制了因为电机力矩造成的电机冲击问题，也延长了电机寿命。④采用变频技术后，可以提升管道的流速，控制器压力值，工作人员可以在值班室调整电源频率，优化整个个系统的工况，也减少了人力资源成本。⑤应用变频调节处理技术，实现了水泵电机调速控制，不需要通过流量调节就可以减少阀门维护的工作量，在很大程度上实现节能降耗的目标，也减少了管道系统震动带来的影响，缓解了管道压力，延长管道的使用寿命，提升了系统的稳定性。
5.结语
综上所述，经过变频处理后，设备运行更加稳定，且节约了大量的资金投入，对于优化生产，提升技术控制有重要价值有意义。
【参考文献】
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论文作者: 宿键
论文发表刊物:工程管理前沿》2020年2月第4 期
论文发表时间:2020/4/30