（山西漳电大唐塔山发电有限公司 山西大同 037000）
摘要：介绍了首台国产600 MW亚临界直接空冷机组给水泵由液力耦合器调速改造为变频调速的情况，对比了液力耦合器调速方式和变频调速方式下给水泵系统的设备配置方案。通过比较两种调速方式下给水系统参数随负荷的变化情况，分析了变频改造的节能效果。认为大型直接空冷机组给水泵组由液力耦合器调速改为变频调速的节能效果明显，值得推广应用。
关键词：600MW亚临界直接空冷机组；给水泵；液力耦合器；变频器；调速
引言：近年来，我国空冷机组的装机容量迅速增加，由于直接空冷机组较湿冷机组背压高且变化幅度大，受机组负荷、季风、环境温度等因素的影响较大，故早期机组给水泵配置主要以电动泵为主。随着机组容量和参数的提高，给水泵功耗增加很快，给水泵的耗电率占厂用电率的比例越来越高，对机组上网电量的影响也越来越大。为了响应国家倡导实施的节能减排发展规划，降低厂用电率、提高机组经济性，山西漳电大唐塔山发电有限公司#2机组开展了国产首台600 MW亚临界直接空冷机组给水泵变频改造工作。
1、改造前给水泵配置方式
山西漳电大唐塔山发电有限公司一期工程2×600MW汽轮发电机组，锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的亚临界、一次中间再热、强制循环燃煤汽包炉，型号为NZK600MW-16.7/538/538-2型，最大进气量为2080t/h，锅炉型号为HG-2080/17.5-YM9，最大连续负荷（BMCR）按机组电负荷664.84MW，锅炉最大了连续蒸发量为2080t/h。
每台机组配置三台50%额定容量电动给水泵，采用液力偶合器调节给水泵转速控制给水流量。给水泵运行方式为两用一备。锅炉给水泵、给水前置泵、液偶工作油泵和润滑油泵由同一台电动机拖动，给水泵通过液力偶合器滑差调速，而给水前置泵、工作油泵和润滑油泵与给水泵电动机同步恒速转动。
2、项目改造必要性
锅炉液力偶合调速电动给水泵是发电厂生产过程的主要辅机之一，因液力偶合器相对于定速泵＋调节阀的控制方式有着无级调速的优点，燃煤火力发电机组锅炉全配置的液力偶合器调速电动给水泵耗电量约占单元机组发电量的2.5％～4％左右，是机组辅机中最大的耗电设备，尤其是空冷机组，厂用电率高达10％左右，湿冷机组通常也在8％左右。两台给水泵电机容量相当于送、引和一次风6台风机容量的总和，耗去35％左右的厂用电。电动给水泵耗费的电功率除了正常所需外，液力偶合器滑差调节产生的热耗损失了部分功率，直接影响到全厂的供电煤耗、发电成本等指标。
3、改造方案的选择
在确保长期运行安全的基础上，经调研讨论后综合评价，要点归纳如下：
1）对3台液力偶合器调速电动给水泵中的2台泵进行变频调速改造，保留另外1台泵工频液偶调速功能，作为备用泵。
2）给水泵转速由液力偶合器调节改为电动机变频调节，为改造的2台给水泵电动机各自增配1台高压变频器（一对一），拟采用空水冷闭式循环方式提供变频器适宜的工作环境。
3）换液力偶合器为定制增速箱或液力偶合器改为增速箱方案均可行。
4）给水泵组润滑油系统增加1台润滑油泵，保留辅助润滑油泵，润滑油泵实现一用一备，保留液偶润滑油冷油器。
5）前置泵与给水泵电动机脱离，增配1台电动机独立运行，新建前置泵电动机基础，改造前置泵，更换新的前置泵泵轴，安装方向对调，保留叶轮，旋转方向不变。
6）重新设计和组态给水控制DCS逻辑和操作画面，修改电动给水泵运行操作规程。
4、改造内容
4.1、给水泵专用高压变频器
经过前期调研与考察，漳电大唐塔山发电有限公司600MW机组的锅炉液偶调速电动给水泵变频改造后的高压变频器应保证调节速度与液力偶合器相近或相同。改造后高压变频器从0～50Hz的增速时间不应超过液力偶合器勺管0～100％开度的用时。
4.2、给水前置泵
电动给水泵转速控制由液偶改为电动机变频，并非仅仅简单的为给水泵电动机增配一台变频器即告成功。改前给水泵电动机定速运转，前置泵、油泵同样定速转动，改后给水泵电动机的转速随变频器供电频率改变而调节，如果前置泵和油泵接受动力的方式不作改变，改后就成了调速泵，泵的出口压力与转速的平方成正比，转速的变化导致出口压力不再恒定，而给水泵组中的转动设备要求润滑油压必须相对稳定才能安全运行。因此，油泵应脱离给水泵电动机的驱动，自配电动机独立定速运行。同理，前置泵也须同油泵一样进行改造。
4.3、动力电缆
给水泵电动机动力电缆在新增变频器后，原电缆长度若不能满足要求，需要新增截面积、长度符合设计要求的电缆，铺设路径由给水泵电动机对应的10kV工作段到变频器室，然后再由变频器室至电动给水泵电机。
4.4、冷油器
方案中的液力偶合器已改造或更换为增速箱，所以工作油冷油器也没有保留的必要，但给水泵、给水前置泵和给水泵电动机以及改造或新更换的增速箱仍需要润滑油，因此润滑油冷油器继续保留。
4.5、润滑油系统
改造后应保持润滑油系统原有压力、流量不变，给水泵、给水泵电机、前置泵和增速齿轮才能安全运行。方案一新增两台全容量润滑油泵，一用一备，自动联锁。方案二保留液力偶合器原辅助油泵，增加一台外置润滑油泵，两台泵相互联锁。
4.6、变频器室
变频器室采用砖混结构，布置两台变频器。一台机组两台电泵变频器室占地面积约为18×10米。变频室内必须设置专用的通风冷却通道及空水冷热交换器冷却盘管，确保变频器散发的热量能够强制送出，有效提高冷却效率。变频器室环境温度和防尘标准必须满足高压变频器的运行条件。
4.7、变频器的防尘冷却
高压变频调速系统使用了移相隔离变压器及大功率高频开关元件，其发热量较大，为了使变频器能长期稳定和可靠地运行，对高压变频器安装空水冷装置进行冷却。变频器冷却系统配备满足变频器夏季连续高温运行的热交换表冷器，以及室内外相关的管道、阀门、过滤装置、压力表计等。所需流量约为220t/h、温度低于33摄氏度的冷却水。
4.8、变频器控制电源
控制柜内引进380V交流电源。
4.9、改造后运行方式
两台变频调速给水泵并列运行，通过电动机变频调速控制给水流量，一台工频液偶调速给水泵备用。
5、结束语
根据实际运行情况，空水冷损耗44kW，年运行小时7709h，负荷率80.76％，采用比例法，最终节能量除去新增前置泵电动机功率、空冷系统功率，改造后的综合节电率约为18.20％，年度总节电量约1801.39万度。
参考文献：
[1]山西漳电大唐塔山发电有限公司《电泵改变频可研报告》.2016.
[2]王伟民，张凯，邱克勤，等.发电企业现场安全技术手册[M].北京：中国电力出版社，2005：128-130.
[3]广东电网公司电力科学研究院.1000 MW超超临界汽轮机设备及系统[M].北京：中国电力出版社，2010：423-424.
作者简介：
郭永峰：男，工程师。现任山西漳电大唐塔山发电有限公司设备管理部 技术监督主管。
论文作者:郭永峰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/26
标签：给水泵论文; 变频器论文; 机组论文; 电动机论文; 油泵论文; 液力论文; 偶合器论文; 《电力设备》2017年第5期论文;