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1、凝结水泵变频节能改造冯陪一 闫福岐 冯昌 （山西省兆光发电有限责任公司 山西省霍州市031400）内容摘要: 随着国民经济的发展,节能降耗成为今后一段时期内工作的重点。大型水泵采用高压变频技术节能越来越受到重视和推广。本文针对2300MW直接空冷火力发电机组所配置的凝结水泵变频改造的过程,从设备的配置、电气接线、热控逻辑组态、设备调试、投资效益分析以及需要注意的问题进行详细的论述,希望能起到借鉴作用。关键词: 凝结水泵、变频、节能、改造1.系统介绍1.1 设备参数: 山西兆光发电有限责任公司一期工程装机容量为2300MW，汽轮机组为上海汽轮机厂有限责任公司制造。机组的凝结水系统设计为中压系统，
2、配装KSB厂制造的凝结水泵，驱动水泵的电机为上海电机厂制造。技术参数为: 电 动 机 参 数电动机型号YLKK500-4额定电压（U0）6KV冷却方式GQ161额定功率（Pdn）1120kW转 速（n0）1491r/min绝缘等级F额定电流（I0）124.7A功率因数0.901绝缘防护IP54凝 结 水 泵 参 数水泵额定流量912.98m3/h额定转速1480r/min额定扬程258.4m配用电机功率1120kW水泵型号NLT350400*61.2 改造前凝结水系统运行情况及简图: 凝结水泵采用定速运行，凝结水经凝泵升压后流经轴加，通过主凝结水调节阀（即除氧器上水调整门，系统编号为C-1）和
3、低加进入除氧器。调整主凝结水调节阀开度来调节凝结水量，维持除氧器水位稳定满足机组运行需要。另外凝结水还供给汽轮机低压轴封汽减温水用水，以及低压旁路减温、汽机低压缸喷水减温等用水。为防止机组低负荷运行时凝结水系统超压和凝结水泵汽蚀，还设计有凝结水再循环管路，再循环调节阀C-2配合C-1调整除氧器水位，维持系统运行正常压力。凝结水系统简图如下图: 凝结水系统简图2. 改造基本方案和设备配置2.1 改造基本方案: 一拖二自动工变频切换方案。即: 配备一台变频器，两台切换开关。通过切换开关把变频器切换到要运行的凝结水泵上去。变频调速系统电源取自6kV电压等级的主动力电源系统，由现场主控系统进行协调控制
4、，根据运行工况按设定程序，实现对凝结水泵电动机转速控制。主要功能为：2.1.1 变频器可以拖动A凝结泵电动机实现变频运行; 也可以通过切换拖动B凝结泵电动机实现变频运行，但不能同时拖动运行。2.1.2 两侧凝结泵电动机均具备工频旁路功能。2.1.3 可实现任意一台电动机的变频运行，另外一台处于工频备用，当变频器故障时，系统可联锁另一台工频电机运行。2.2 工作原理简述1#、2#凝结泵共同采用一套变频调速装置。其中3QF表示高压开关、TF表示高压变频器、M表示凝结水泵电动机； 4QF和1QF之间、5QF和2QF之间、4QF和5QF之间均存在电气闭锁和逻辑闭锁关系（4QF分闸允许5QF合闸、5QF
5、分闸允许4QF合闸），防止变频器输出侧与6kV电源侧短路。1QF、2QF、3QF为现场已有设备， 3QF、4QF、5QF只具备手动合闸功能。变频器高压开关3QF安装于“厂用6kV 配电室”，与母线连接。“变频器室”内所有开关的2路直流控制电源、2路动力直流电源均由#2机直流母线供电。1泵变频运行时，断开1QF、闭合3QF、4QF开关，1凝结泵处于变频运行状态；2凝结泵处于工频备用状态。当1凝结泵变频运行故障跳闸时，系统联锁起动2凝结泵2QF开关工频运行。2泵变频运行时，断开2QF、闭合3QF、5QF开关，2凝结泵处于变频运行状态；1凝结泵处于工频备用状态。当2凝结泵变频运行故障跳闸时，系统联锁
6、起动1凝结泵1QF开关工频运行。2.3 设备配置情况2.3.1 高压变频成套装置，主要包括：进线变压器、功率柜、控制柜2.3.2 高压开关柜，主要包括两台开关；风罩及所带风道。2.3.3 变频系统技术参数：序号规 范参 数备 注1使用标准Q/CP BLH003-20042型式及型号HARSVERT-A06/1303供货商及产地北京利德华福电气技术有限公司4安装地点室内5技术方案多级模块串联，交直交、高高方式6对电动机要求普通鼠笼式异步电机7额定输入电压/允许变化范围6kV10%8系统输入电压6kV9变压器调压范围0，510系统输出电压06kV11系统输出电流130A12逆变侧最高输出电压6kV
7、13额定容量1400kVA14额定输入频率/允许变化范围50Hz10%15对电网电压波动的敏感性-35%+15%16输入侧功率因数0.95（20%负载）17变频器效率0.9618控制方式多级正弦PWM控制19控制电源220VAC/50HZ，3kVA20UPS型式掉电可维持30分钟21电网侧变换器型式及元件30脉冲，二极管三相全桥，22电机侧逆变器型式及元件IGBT 逆变桥 串连23电隔离部分是否采用光纤电缆采用安捷伦光纤连接24冷却方式强迫风冷25标准控制连接硬连接26过程控制方式开环、闭环27操作键盘嵌入式工控机27界面语言简体中文28变频装置外形尺寸（宽高厚） 420012002634（不
8、含旁路柜）高度含风罩29变频装置重量 6800 kg30盘前维护或盘后维护前后维护31防护等级IP2032柜体摆放方式并列安装（变频器与旁路柜）备注：变频器总容量按照1400KVA提供其中主要进口部件产地序号名称规格和型号制造厂备注1IGBTFF 300R17KE3德国西门子2电解电容6800uF/400V日本NIPPON、NICHICON、HITACHI三家分包3整流桥SKKD100/18、SKKD162/18德国西门康4可编程控制器PLC (S7-200 CPU226)包括扩展模块EM232、EM235德国西门子5UPSTG-1000美国山特6风机R4D 400德国EBM7光纤HFBREU
9、S100美国安捷伦含光纤头和光纤座8可控硅SKKH213/18E德国西门子9干式变压器1250kVA/6kV北京新华都特种变压器有限公司2.3.4 DCS部分所需材料名 称数量名 称数量名 称数量FUM210模 件2 块FUM280模 件1块210 M 分线板1块210DI 分线板1块280AO 分线板1块24V 继电器（带基座）8个2.3.5 现场外围控制接口2.3.5.1 变频器需要提供的开关量输出6路：l 变频器待机状态指示：表示变频器已待命，具备启动条件。l 变频器运行状态指示：表示变频器正在运行。l 变频器控制状态指示：节点闭合表示变频器控制权为现场远程控制；节点断开表示变频器控制权
10、为本地变频器控制。l 变频器轻故障指示：表示变频器产生报警信号, 闭锁变频器启动。l 变频器重故障指示：表示变频器发生重故障，立即关断输出切断高压，保护关3QF、保护停变频器。l 高压合闸允许：变频器自检通过，具备上高压条件，闭点有效,3QF允许合闸条件。以上所有数字量采用无源接点输出，定义为接点闭合时有效（NO）。除特别注明外，接点容量均为AC220V、0.5A/DC24V，1A。2.3.5.2 变频器需要提供的模拟量2路：l 变频器输出转速: 凝泵变频器转速反馈。l 变频器电机电流: 凝泵变频器电流。变频器提供2路420mADC的电流源输出（变频器供电），带负载能力均为250。要求增加信号
11、隔离器将输出转速及电机电流信号隔离。2.3.5.3 需要提供给变频器的模拟量1路：l 变频器转速给定值: 凝泵变频器控制指令。现场提供2路420mADC二线制电流源输出，带载能力必须大于250，420mADC对应转速低高限，须呈线性关系。要求增加信号隔离器将模拟给定信号隔离。2.3.5.4 需要提供给变频器的开关量有2路：l 启动指令：干接点，3秒脉冲闭合时有效，变频器开始运行。l 停机指令：干接点，3秒脉冲闭合时有效，变频器正常停机。2.3.5.5 变频器给上口高压开关柜3QF的信号有2路：（电气实现）l 高压紧急分断：变频器出现重故障时，自动分断上口高压开关3QF，闭点有效。l 高压合闸允
12、许：变频器自检通过或系统处于工频状态，具备上高压条件允许上口高压开关3QF合闸操作，闭点有效。2.3.5.6 DCS提供给变频器下口高压开关3QF、4QF、5QF的控制信号有6路：l 4QF、5QF、3QF合闸指令：DCS发出4QF、5QF、3QF合闸指令时，闭合该节点，自动合高压开关，3秒脉冲信号，共3路。l 4QF、5QF、3QF分闸指令：DCS发出4QF、5QF、3QF分闸指令时，闭合该节点，自动断开高压开关，3秒脉冲信号，共3路。2.3.5.7 3QF、4QF、5QF需提供给DCS的信号有3路：l 4QF、5QF、3QF已合闸状态信号，4QF、5QF、3QF处于已合闸状态，闭点有效。2
13、.3.5.8 原工频高压开关1QF、2QF提供给4QF、5QF的信号有2路：（DCS逻辑实现、电气回路实现）l 1QF分闸信号：1QF高压开关处于分断时，辅助节点闭合；去4QF高压开关的合闸回路作为合闸允许的闭锁信号。当1QF分闸时允许4QF高压开关合闸。l 2QF分闸信号：2QF高压开关处于分断时，辅助节点闭合；去5QF高压开关的合闸回路作为合闸允许的闭锁信号。当2QF分闸时允许5QF高压开关合闸。2.3.5.9 4QF、5QF需提供给原工频高压开关1QF、2QF信号有2路：l 4QF分闸信号：去原工频高压开关1QF的合闸回路作为合闸允许的闭锁信号。当4QF分闸时允许原工频高压开关1QF合闸
14、。闭点有效。l 5QF分闸信号：去原工频高压开关2QF的合闸回路作为合闸允许的闭锁信号。当5QF分闸时允许原工频高压开关2QF合闸。闭点有效。在2.3.5.5 、2.3.5.8、2.3.5.9条中所有数字量采用无源接点输出，定义为接点闭合时有效。除特别注明外，接点容量均为DC110V，6A。2.3.6 保护2.3.6.1 输入变压器带浪涌吸收保护。2.3.6.2变压器允许过负荷能力符合IEC干式变压器过负荷导则及相应国标要求。2.3.6.3每个功率单元带三相输入熔断器保护。2.3.6.4变频装置有过电压，过电流，欠电压，缺相，变频器过载，变频器过热，电机过载等保护功能。l 过载保护：电机额定电流的120%，每10分钟允许1分钟，超过则保护。l 过流保护：变频器输出电流超过电机额定电流的150，3S保护；额
