一、變頻改造前現(xiàn)場情況介紹
包頭東華熱電有限公司位于內蒙古包頭市境內，裝機2*300MW汽輪發(fā)電機組，每臺機組配置三臺50%額定容量通過液力耦合器驅動的電動給水泵，給水泵組配有由給水泵電動機同軸定速驅動運行的前置泵。
根據(jù)包頭東華熱電有限公司統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：1號機組、2號機組給水泵設計為3x50%額定容量電動給水泵，配液力偶合器調速。2010年1號機組給水泵耗電量占發(fā)電量的2 %，占發(fā)電廠用電率的23%，其耗電量是很大的。直接影響能源消耗及發(fā)電成本。因此對電動給水泵的調速方式進行優(yōu)化和改造，是十分必要的。
本次擬對#1機組#1給水泵進行變頻節(jié)能綜合升級技術改造，即前置泵技術改造、液力偶合器技術改造、高壓變頻器配套改造。
為了進一步適應廠網分開、競價上網的電力體制，節(jié)約能源，降低廠用電率，保護環(huán)境，簡化運行方式，減少轉動設備的磨損等，公司決定在發(fā)電機組給水泵上采用北京利德華福電氣技術有限公司生產的高壓變頻器調速裝置。
二、給水泵系統(tǒng)工況
給水泵組設備技術參數(shù)：
表一前置泵參數(shù)
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型號
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SQ250-560
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揚程
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103m
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軸功率
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110KW
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流量
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553.6 m3/h
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額定轉速
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1490rpm
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進水壓力
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0.65MPa
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必需汽蝕余量
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進水溫度
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165℃
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出水壓力
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1.1MPa
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生產廠家
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表二 給水泵電動機參數(shù)
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型號
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YKS5400-4
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額定轉速
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1491rpm
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額定功率
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5400KW
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功率因數(shù)
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0.85
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額定電壓
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6KV
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冷卻方式
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水-空氣
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額定電流
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599A
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空載電流
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表三 液力偶合器參數(shù)
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型 號
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GCH104A-47
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調速范圍
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20%～97%
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額定輸入轉速
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1490rpm
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額定滑差
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2.4
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額定輸出轉速
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1310-5239rpm
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額定輸出功率
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5400KW
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生產廠家
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表四 給水泵參數(shù)
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型號
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CHTC5
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揚程
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2067m
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流量
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563.8m3/h
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進水溫度
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165℃
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軸功率
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5400KW
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進水壓力
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1.1MPa
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額定轉速
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5239rpm
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出口壓力
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19.896MPa
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生產廠家
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上海凱士比泵有限公司
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三、變頻改造方案簡介
本次改造主要涉及以下幾方面：系統(tǒng)主回路控制方案、前置泵，液耦及供油系統(tǒng)改造方案。我們將相關環(huán)節(jié)介紹如下：
圖一:現(xiàn)場高壓變頻器
圖二:空水冷系統(tǒng)
3.1 系統(tǒng)主回路控制方案
基本原理：它是由3個高壓真空斷路器QF1,QF2及QF3組成(見下圖)。要求QF1、QF2不能和QF3同時閉合, 在電氣上實現(xiàn)互鎖。變頻運行時，QF1和QF2閉合，QF3斷開;工頻
運行時，QF3閉合，QF1和QF2斷開。
圖三:主回路變頻控制圖
3.2相關設備改造方案
3.2.1前置泵方案
圖四:設備連接示意圖
前置泵與電機是同軸相連，所以在變頻改造后，隨著電機轉速的變化，前置泵的轉速也會相應的變化，從而會引起前置泵出口壓力,流量的變化，有可能會因為壓力，流量變化而導致給水泵發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。
針對上述問題，利德華福公司通過認真研究給出如下解決方案：
表五 給水泵組各個負荷下對應的實際運行數(shù)據(jù)
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機組負荷(MW)
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流量(m3/h)
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給水泵電流(A)
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給水泵入口壓力
（前置泵出口）（MPa）
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給水泵出口壓力
（MPa）
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50
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256.45
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208.96
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1.5
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7.54
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100
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317
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277.7
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1.4
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12.1
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150
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435
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339
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1.4
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13
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200
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520
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436
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1.65
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14.65
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250
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554
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527
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1.8
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16.21
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泵特性曲線圖如下所示
圖五:水泵特性曲線
經過初步計算，參數(shù)如下：
50MW負荷下， 給水泵轉速約3000rpm，前置泵揚程約30m，給水泵所需的必須氣蝕余量約8m，故有足夠的安全余量。
100MW負荷下， 給水泵轉速約3800rpm，前置泵揚程約50m，給水泵所需的必須氣蝕余量約15m，故有足夠的安全余量。
即前置泵仍保持由原電機驅動，隨電機一同變速運行。建議變頻運行時給水泵最低轉速設置為3000 rpm。
3.2.2液耦及油系統(tǒng)改造方案
現(xiàn)場液力耦合器，主要由兩部分組成，一是增速齒輪，這一部分的作用是把電動機的額定轉速，升高至滿足給水泵額定工況的運行轉速;一是泵輪、渦輪、勺管、和循環(huán)油系統(tǒng)，其作用是通過勺管調節(jié)循環(huán)油，改變偶合器內的充油量，從而調節(jié)渦輪轉速，實現(xiàn)輸出轉速的無極調速。
