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1、目目 录录摘要摘要1 1、火电厂给水系统基本原理及调度方式、火电厂给水系统基本原理及调度方式1.1 给水泵基本原理1.2 火电厂给水系统主要调度方式1.3 泵流量调节的主要方式1.4 给水泵变频调节技术的节能原理分析1.5 给水泵变频调速控制系统的设计原理1.5.1 给水泵变频调速的基本原理1.5.2 给水泵变频调速运行的节能原理2 2、热电厂锅炉给水泵的变频调速改造、热电厂锅炉给水泵的变频调速改造2.1 热电厂基本情况2.2 主回路方案2.3 锅炉给水泵和电机的参数2.4 热网循环泵电机参数2.5 变频器的选型2.6 给水泵变频器的现场控制实现2.7 节能效果2.8 应用高压变频调速系统产生
2、的其他效果3 3、给水泵变频调速实际应用的注意事项及存在的问题、给水泵变频调速实际应用的注意事项及存在的问题4 4、总结、总结参考文献参考文献致谢致谢 给水泵定、变速运行综合分析摘 要锅炉给水泵是火电厂的重要辅机之一，随着大型高温高压火电厂的出现，给水泵的单机功率也不断增大，成为火电厂的耗电大户。近年来，我国电网的用电结构已发生了变化，农、轻、市政及人民生活用电的比例逐年增加。另外，由于季节性农罐用电和工厂昼夜负荷差等原因，致使电网年负荷曲线和日负荷曲线的峰谷差越来越大，其值一般达到电网最高负荷的 30%，有的电网甚至达到 50%。这就要求这类调峰机组配套的给水泵有一个合理的运行方案，以最大限
3、度地降低给水泵的耗电量。因此，本文在分析给水泵定、变速运行理论的基础上，对火电厂给水泵在具体应用中的经济效能进行了综合分析。关键词：给水泵 定速 变速 经济价值随着我国工业生产的迅速发展，电力工业虽然有了长足进步，但能源的浪费却是相当惊人的。据有关资料报导，我国风机、水泵、空气压缩机总量约 4200 万台，装机容量约 1.1 亿千瓦。但系统实际运行效率仅为 3040%，其损耗电能占总发电量的 38%以上。这是由于许多风机、水泵的拖动电机处于恒速运转状态，而生产中的风、水流量要求处于变工况运行；还有许多企业在进行系统设计时，容量选择得较大，系统匹配不合理，往往是“大马拉小车” ，造成大量的能源浪
4、费。因此，搞好风机、水泵的节能工作，对国民经济的发展具有重要意义。同时，世界能源日益紧张，我国也备受影响，自 2003 年开始，我国煤、电、油、运全面紧张制约着国民经济发展和人民生活的提高。尤其是近年来煤、油价格飚升，使热电厂的热电成本大增，而上网电价，热价增长有限，使热电企业的利润空间越来越小，甚至造成亏损，难以维继。为了拓展生存空间，除了政府政策支撑改善外部环境外，主要靠热电企业本身“降本增利”进行“节能改造” ，增加热负荷，降低消耗，提高效益、扭亏为盈的策略。综合分析给水泵的定、变速原理，采取合理的方式对给水泵进行调节，具有了尤其重要的意义。变频调速技术是电力电子技术和微电子技术相结合的
5、产物，以其优异的调速特性和显著的节能效果，在国民经济的各个领域获得了广泛的应用。当今，变频调速已成为交流电动机转速调节的最佳方法。水泵采用变频调速后，给水流量的调节就可通过改变转速的方法来实现，此时调节阀可开到最大开度，回流支路可切除。既能够方便地调节流量，又可降低能量消耗，使这一问题获得圆满的解决。在热电厂设计中，一般根据外供热量和发电功率计算汽轮机的进气量，从而确定锅炉的容量。在一般的情况下，为使汽轮机的稳定运行，并保证其供热量和供电量的稳定性，锅炉的装机容量要大于汽轮机额定进气量的 1020%，在夏季的时候，由于汽轮机供热量减少，锅炉的富裕量更大。如何有效地利用这部分锅炉富裕汽量，提高锅
6、炉利用率，一直是设计人员和电厂工程师们探索的一个问题。目前热电联产已经进入大机组的发展阶段，大型抽汽冷凝两用机组已逐渐投入运行，这些高参数大容量机组，在非采暖期与凝汽机组效率基本相同，在采暖期有明显的节能效益，因而在热电联产集中供热中发挥了巨大作用。而着眼于优化和完善热力系统及其设备，改善运行操作，提高运行效率，降低运行成本正在成为热电联产工作的一个重点。对热力系统进行局部定量分析和全面优化，以及技术改造，可以充分挖掘热力系统的节能潜力，为火电厂节能降耗开辟一个新的领域。1、火电厂给水系统基本原理及调度方式高参数大容量机组为满足汽轮发电机组调频调峰要求，通常采用调节主给水泵转速的方法，以适应锅
7、炉给水流量、压力的需要。因此，通常汽动给水泵采用调速型汽轮机直接驱动、电动给水泵采用电动机通过调速型液力耦合器驱动。现阶段国内 300MW 等级以上的机组汽动泵之所以比电动泵应用得多，其汽源是从主机的低压抽汽得来的，这样的配置普遍认为：一是可以提高电站装置的总体效率；二是可以提高电站的经济效益。因此，给水泵驱动方式对 300MW 以上供热机组节能减耗具有重要的意义。1.1 给水泵基本原理给水泵属于离心泵的一种。离心泵是广泛应用于化工工业系统的一种通用流体机械。它具有性能适应范围广(包括流量、压头及对输送介质性质的适应性)、体积小、结构简单、操作容易、操作费用低等诸多优点。通常，所选离心泵的流量
8、、压头可能会和管路中要求的不一致，或由于生产任务、工艺要求发生变化，此时都要求对泵进行流量调节，实质是改变离心泵的工作点。离心泵的工作点是由泵的特性曲线和管路系统特性曲线共同决定的，因此，改变任何一个的特性曲线都可以达到流量调节的目的。目前，离心泵的流量调节方式主要有调节阀控制、变速控制以及泵的并、串联调节等。由于各种调节方式的原理不同，除有自己的优缺点外，造成的能量损耗也不一样，为了寻求最佳、能耗最小、最节能的流量调节方式，必须全面地了解离心泵的流量调节方式与能耗之间的关系，根据应用实际，综合分析给水泵定、变速运行综合分析，从而减小能源损耗，取得最佳经济效益。1.2 火电厂给水系统主要调度方
9、式目前母管制给水系统并联运行的调度方式主要有以下几种：1、台数调度法：根据所需给水量的变化，增减容量大小基本相同的运行泵的台数。这种方法由于存在节流损失，并且变负荷时效率下降而浪费了大量电能，同时其可调流量档也受限制，因而经济性很差，仅用于小型机组的锅炉给水泵中。2、经济调度法：给水系统配备了流量大小不同的给水泵，根据负荷大小搭配运行。这种方法和台数调度法相比，可调流量档有所增加，变负荷时效率有所增加，但仍存在较大的节流损失。3、转速调度法：通过改变给水泵的转速来改变流量、扬程及功率，从而达到调节的目的。采用这种方法，因不存在节流损失，并且运行效率高而节约了大量能源，但其调速范围受到运行经济性
10、及安全可靠性的制约。如果转速太低将引起效率降低、扬程不足和水泵运行不稳定等问题。4、优化调度法：考虑运行台数、大小匹配和转速的调节，同时兼顾安全可靠性的一种调度方法。由于兼顾了三方面的因素，就有可能使运行的给水泵组最大限度地降低能耗。在电厂的实际建设中，供水系统往往是多台水泵并联供水。这就是说，在电厂的运行中，定速水泵同样可以实现机组的水量调节。但由于投资昂贵，不可能将所有水泵全部调速，所以一般采用调速泵、定速泵混合供水。在这样的系统中，应注意确保调速泵与定速泵都能在高效段运行，并实现系统最优。此时，定速泵就对与之并列运行的调速泵的调速范围产生了较大的影响。主要分以下两种情况：1、同型号水泵一
11、调一定并列运行时，虽然调度灵活，但由于无法兼顾调速泵与定速泵的高效工作段，因此，此种情况下调速运行的范围是很小的。2、不同型号水泵一调一定并列运行时，若能达到调速泵在额定转速时高效段右端点扬程与定速泵高效段左端点扬程相等。则可实现最大范围的调速运行。但此时调速泵与定速泵绝对不允许互换后并列运行。1.3 泵流量调节的主要方式目前泵流量调节的主要方式大致有以下几种：1、改变管路特性曲线：改变离心泵流量最简单的方法就是利用泵出口阀门的开度来控制，其实质是改变管路特性曲线的位置来改变泵的工作点。2、改变离心泵特性曲线：根据比例定律和切割定律，改变泵的转速、改变泵结构(如切削叶轮外径法等)两种方法都能改
12、变离心泵的特性曲线，从而达到调节流量(同时改变压头)的目的。但是对于已经工作的泵，改变泵结构的方法不太方便，并且由于改变了泵的结构，降低了泵的通用性，尽管它在某些时候调节流量经济方便，在生产中也很少采用。这里仅分析改变离心泵的转速调节流量的方法。当改变泵转速调节流量从一点下降到另一点时，泵的转速(或电机转速)也从一点下降到另一点，产生了通过调速调节流量后新的工作点。此调节方法调节效果明显、快捷、安全可靠，可以延长泵使用寿命，节约电能，另外降低转速运行还能有效的降低离心泵的汽蚀余量，使泵远离汽蚀区，减小离心泵发生汽蚀的可能性。缺点是改变泵的转速需要有通过变频技术来改变原动机(通常是电动机)的转速
13、，原理复杂，投资较大，且流量调节范围小。1.4 给水泵变频调节技术的节能原理分析根据理论分析，当电源电压一定时，电机消耗的功率与其转速的立方成正比，即N1 / N2 =( n1 / n2)3其中 N1 和 N2 是电机消耗的功率， n1 和 n2 是相应于 N1 和 N2 的转速。当水泵的扬程一定时，其出水量与转速成正比，即：Q1 / Q2 = n1 / n2其中， Q1 和 Q2 表示相应于 n1 和 n2 的水泵的出水量。因此在维持水泵压力恒定的条件下，通过调整水泵机组的转速从而调整水泵的出水量，就可以大大节约电机所消耗的功率而达到节能的目的。据统计大多数水泵实际平均供水量只是额定值的 7
14、0% 80% ，当供水量分别为额定值的 100% 、 90% 、 80% 、 70% 时，水泵的转速和功率与额定值之比将如下表所示：Q / Q0n / n0N / N0100%100%100%90%90%72.9%80%80%51.2%70%70%34.3%一般的说，变频调速恒压供水方式用于工业供水则在 30% 40% 之间。1.5 给水泵变频调速控制系统的设计原理目前，国内在给水泵控制系统中使用变频调速技术，大部分是在开环状态下，即人为地根据工艺或外界条件的变化来改变变频器的频率值，以达到调速目的. 系统主要由四部分组成：(1)控制对象(2) 变频调速器(3)压力测量变送器（）(4)调节器（
15、） 。系统的控制过程为：由压力测量变送器将水管出口压力测出，并转换成与之相对应的标准电信号，送到调节器与工艺所需的控制指标进行比较，得出偏差。其偏差值由调节器按预先规定的调节规律进行运算得出调节信号，该信号直接送到变频调速器，从而使变频器将输入为的交流电变成输出为连续可调电压与频率的交流电，直接供给水泵电机。1.5.1 给水泵变频调速的基本原理变频调速的基本原理是根据交流电动机工作原理中的转速关系：n（） 式中：水泵电机的电源频率（） ；电机的极对数；由上式可知，均匀改变电动机定子绕组的电源频率，就可以平滑地改变电动机的同步转速。电动机转速变慢，轴功率就相应减少，电动机输入功率也随之减少。这就
16、是水泵变频调速的节能作用。1.5.2 给水泵变频调速运行的节能原理图1为水泵用阀门控制时，当流量要求从 Q1减小到 Q2，必须关小阀门。这时阀门的磨擦阻力变大，管路曲线从 R 移到 R，扬程则从 Ha 上升到 Hb，运行工况点从 a 点移到 b 点。图2为调速控制时，当流量要求从 Q1减小到 Q2，由于阻力曲线 R 不变，泵的特性取决于转速。如果把速度从 n 降到 n，性能曲线由（Q-H）变为（Q-H）,运行工况点则从 a 点移到 c 点，扬程从 Ha 下降到 Hc。根据离心泵的特性曲线公式：NRQH102式中：N水泵使用工况轴功率（kw）Q使用工况点的流量（ 3 ） ；H使用工况点的扬程（） ；R输出介质单位体积重量（kg 3 ） ；使用工况点的泵效率（%） 。可求出运行在 b 点泵的轴功率和 c 点泵的轴功率分别为：NbR2b NcR2c 两者之差为：
