火電廠凝結(jié)水變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

火電廠凝結(jié)水變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1治療非織造材料節(jié)能技術(shù)隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人均消費(fèi)不斷增加，消費(fèi)效率已成為一個(gè)日益突出的問題。目前,我國火電廠中泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率比世界發(fā)達(dá)國家水平大約低20%,研究一種先進(jìn)的節(jié)能降耗技術(shù)毫無疑問可以有效推進(jìn)我國的節(jié)能降耗工作?；痣姀S中凝結(jié)水泵的變頻調(diào)節(jié)方式與擋板或閥門調(diào)節(jié)方式有著非常突出的優(yōu)點(diǎn):首先變頻裝置響應(yīng)的速度很快,可以隨時(shí)根據(jù)現(xiàn)場的變化而靈活調(diào)整,其次避免了節(jié)流損耗,起到了節(jié)能降耗的作用。除此之外,因?yàn)殚y門或出口擋板不起調(diào)節(jié)作用,可以提高其使用壽命,因此,各種變頻裝置在火電廠中凝結(jié)水泵的節(jié)能應(yīng)用越來越廣泛。2凝結(jié)水泵配置火電機(jī)組凝結(jié)水泵的作用是把凝汽器熱井中的凝結(jié)水經(jīng)低壓加熱器打入除氧器,既維持凝汽器熱井水位穩(wěn)定又保證除氧器中的水量,既要滿足生產(chǎn)工藝要求又不能造成電能的浪費(fèi),因此,保證凝結(jié)水泵的安全可靠運(yùn)行顯得至關(guān)重要?；鹆Πl(fā)電廠中,凝結(jié)水泵的配置一般有三種:(1)2×50%配置,50%容量的泵在50%THA及以下1臺(tái)泵運(yùn)行,50%THA以上2臺(tái)泵運(yùn)行。(2)2×100%配置,100%容量的泵始終一臺(tái)運(yùn)行,一臺(tái)備用。(3)3×50%配置,50%容量的泵在50%THA及以下1臺(tái)泵運(yùn)行,50%THA以上2臺(tái)泵運(yùn)行,一般情況下兩臺(tái)運(yùn)行,一臺(tái)備用。;圖1為典型的2×100%配置方案凝結(jié)水系統(tǒng)簡圖發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí),凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥開度見表1。由該表可看出,凝結(jié)水泵電機(jī)長期處于重度節(jié)流狀態(tài),會(huì)造成大量電能浪費(fèi),使用效率非常低。3工頻旁路開關(guān)根據(jù)工藝系統(tǒng)配置特點(diǎn),凝結(jié)水泵電機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)的系統(tǒng)可按如下原則設(shè)計(jì):(1)當(dāng)工藝系統(tǒng)為2×50%配置時(shí),變頻調(diào)速系統(tǒng)一般采用一臺(tái)變頻裝置拖動(dòng)一臺(tái)電機(jī)的一拖一方式,宜配置工頻旁路開關(guān)。(2)當(dāng)工藝系統(tǒng)為2×100%配置時(shí),變頻調(diào)速系統(tǒng)可采用一臺(tái)變頻裝置拖動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)的一拖二(帶工頻旁路)方式,也可采用一臺(tái)變頻裝置拖動(dòng)一臺(tái)電機(jī)的一拖一(不帶工頻旁路開關(guān))方式。(3)當(dāng)工藝系統(tǒng)為3×50%配置時(shí),變頻調(diào)速系統(tǒng)可采用一拖一(帶工頻旁路)+一拖二(帶工頻旁路)方式,也可3臺(tái)全配一拖一(不帶工頻旁路)方式。4方案分析，儲(chǔ)水裝置電源的頻繁調(diào)幅系統(tǒng)4.1工頻與交流切換方式不合理總體來說,凝結(jié)水泵電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案可分為一拖一帶工頻旁路方案和一拖二帶工頻旁路方案兩種,一拖一帶工頻旁路方案較為簡單,下面主要介紹一拖二帶工頻旁路方案。一拖二帶工頻旁路方案按電氣系統(tǒng)不同配置組合方式一般有以下三種典型接線:典型接線一采用三臺(tái)母線上饋線開關(guān)、四臺(tái)變頻系統(tǒng)切換開關(guān)和一臺(tái)高壓變頻裝置組成,兩臺(tái)凝結(jié)水泵以工頻運(yùn)行時(shí)分別接在不同高壓工作段上,以變頻運(yùn)行時(shí)只能從固定的一段取電源。工頻、變頻的切換集中在切換開關(guān)柜處,正常運(yùn)行時(shí)不需操作母線上饋線開關(guān)。典型接線二采用三臺(tái)母線上饋線開關(guān)、兩臺(tái)變頻系統(tǒng)切換開關(guān)和一臺(tái)高壓變頻裝置組成,節(jié)省兩臺(tái)接觸器,功能與方案一基本相同。但工頻、變頻的切換需操作母線上饋線開關(guān),存在變頻控制系統(tǒng)與廠用電源控制系統(tǒng)的接口。典型接線三采用兩臺(tái)母線上饋線開關(guān)、六只切換開關(guān)組成。兩臺(tái)凝結(jié)水泵工頻、變頻運(yùn)行時(shí)均分別接在不同高壓工作段上,便于高壓系統(tǒng)負(fù)荷平衡,工頻、變頻的切換集中在切換開關(guān)柜處。由于切換開關(guān)數(shù)量較多,當(dāng)需要節(jié)約投資時(shí)也可采用刀閘,但由于刀閘不能帶負(fù)荷操作,故需斷開斷路器進(jìn)行切換操作,切換復(fù)雜。由于在工頻與變頻之間切換時(shí)需先調(diào)節(jié)閥門開度再進(jìn)行切換,以防止直接切換時(shí)出力變化大對工藝系統(tǒng)造成的沖擊,同時(shí)大部分制造廠在工頻與變頻自動(dòng)切換時(shí)的同步問題解決存在較大困難,故對于工頻與變頻之間的切換大部分采用手動(dòng)切換。圖2為一拖二帶工頻旁路方案三種典型接線圖對比。4.2現(xiàn)有的控制器pid3輸出信號(hào),利用交流變控制除氧器水位在期望的數(shù)值是發(fā)電機(jī)運(yùn)行監(jiān)控的重要內(nèi)容之一。未采用變頻調(diào)速方案時(shí),如果凝結(jié)水流量小于30%時(shí),T1切換裝置切換至N側(cè),除氧器水位的調(diào)節(jié)方式改為單沖量調(diào)節(jié)方式,控制器PID1直接調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥開度數(shù)值;如果凝結(jié)水流量大于30%時(shí),T1切換裝置切換至Y側(cè),調(diào)節(jié)方式改為三沖量調(diào)節(jié)方式,控制器PID2的輸出信號(hào)和凝結(jié)水流量信號(hào),兩者綜合可作為控制器PID3的輸入值,與實(shí)際的凝結(jié)水流量相比,經(jīng)運(yùn)算后,由其輸出信號(hào)調(diào)控調(diào)節(jié)閥的開度數(shù)值。采用凝結(jié)水泵變頻調(diào)速方案后,將三沖量信號(hào)輸出到變頻裝置,再經(jīng)變頻裝置內(nèi)置的控制單元調(diào)節(jié)信號(hào)頻率和電壓,這樣就可以起到控制凝結(jié)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速的作用,實(shí)現(xiàn)對除氧器水位的無級(jí)調(diào)節(jié)。凝結(jié)水泵電機(jī)變頻調(diào)速方案除氧器水位控制邏輯見圖3。5運(yùn)行安全連續(xù)運(yùn)行某火電廠一臺(tái)發(fā)電機(jī)組配置兩臺(tái)100%凝結(jié)水泵,機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)一臺(tái)凝結(jié)水泵運(yùn)行,另一臺(tái)凝結(jié)水泵備用;一旦運(yùn)行的凝結(jié)水泵發(fā)生故障,供電系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)備用泵,這樣就保證了發(fā)電系統(tǒng)的安全連續(xù)運(yùn)行。同時(shí),考慮到凝結(jié)水泵長期運(yùn)行的安全性和可靠性,兩臺(tái)凝結(jié)水泵一般應(yīng)按月交替使用,這樣可以方便定期檢修。根據(jù)上文的分析,該火電廠凝結(jié)水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)宜選用一拖二帶工頻旁路方案,選用較為常用的典型接線二,見圖4,變頻裝置電源與凝結(jié)水泵A的工頻電源來自同一段母線,變頻裝置輸出通過兩個(gè)相互閉鎖的斷路器(QF4和QF5)進(jìn)行切換就能實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)泵的正常運(yùn)行。5.1凝結(jié)水泵a已關(guān)閉,b(1)凝結(jié)水泵A變頻調(diào)速運(yùn)行;凝結(jié)水泵B處于工頻備用狀態(tài)正常運(yùn)行時(shí),變頻裝置電源斷路器(QF2)和凝結(jié)水泵A變頻裝置出口斷路器(QF4)處于閉合狀態(tài),其他斷路器均斷開,凝結(jié)水泵B處于工頻備用狀態(tài)。當(dāng)凝結(jié)水泵A運(yùn)行到最大轉(zhuǎn)速但還不能滿足現(xiàn)場實(shí)際要求時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)以工頻方式啟動(dòng)凝結(jié)水泵B,調(diào)節(jié)凝結(jié)水泵閥門,待穩(wěn)定后系統(tǒng)將凝結(jié)水泵A轉(zhuǎn)入變頻調(diào)速運(yùn)行。當(dāng)凝結(jié)水泵A變頻運(yùn)行遇到故障時(shí),可通過故障信號(hào)自動(dòng)將凝結(jié)水泵B以工頻方式啟動(dòng),以調(diào)節(jié)凝凝結(jié)水泵閥門。(2)凝結(jié)水泵A變頻調(diào)速運(yùn)行;凝結(jié)水泵B處于工頻備用狀態(tài)運(yùn)行方式與(1)所述運(yùn)行方式相同,這里不再贅述。5.2交流交流路器和停機(jī)后,所有開關(guān)都已關(guān)閉,運(yùn)行(1)凝結(jié)水泵A工頻斷路器(QF1)與凝結(jié)水泵A變頻切換斷路器(QF4)相互閉鎖;凝結(jié)水泵B工頻斷路器(QF3)與凝結(jié)水泵B變頻切換斷路器(QF5)相互閉鎖;凝結(jié)水泵A變頻切換斷路器(QF4)與凝結(jié)水泵B變頻切換斷路器(QF5)相互閉鎖。(2)變頻裝置電源斷路器(QF2)與凝結(jié)水泵A工頻斷路器(QF1)對應(yīng)的接地刀(圖中未示出)相互閉鎖;變頻裝置電源斷路器(QF2)與凝泵B工頻斷路器(QF3)對應(yīng)的接地刀(圖中未示出)相互閉鎖。(3)變頻裝置電源斷路器(QF2)與凝結(jié)水泵A工頻斷路器(QF1)不用相互閉鎖;變頻裝置電源斷路器(QF2)與凝結(jié)水泵B工頻斷路器(QF3)不用相互閉鎖。(4)變頻裝置正?；蚬收贤C(jī)后變頻裝置先切斷QF2,然后連跳QF4和QF5;QF4和QF5發(fā)生故障后,DCS發(fā)出信號(hào)連跳QF2。5.3同類型電廠的運(yùn)行功率對比為了對比采用變頻調(diào)速系統(tǒng)和未采用變頻調(diào)速系統(tǒng)兩種方案的能耗,本文對上文所述某火電廠和未采用變頻調(diào)速系統(tǒng)的同類型發(fā)電廠進(jìn)行了調(diào)研,繪制了在相同負(fù)荷條件下,工頻與變頻運(yùn)行的實(shí)時(shí)功率和額定功率見圖5。圖中,縱軸PD為凝結(jié)水泵正常運(yùn)行時(shí)的功率,橫軸PL為機(jī)組容量,PDN為電機(jī)額定功率,PD1和PD2分別為工頻和變頻即時(shí)功率。6凝泵采用交流交流變槳恒頻控制電機(jī)系統(tǒng)方案的經(jīng)濟(jì)性分析本文較為系統(tǒng)的研究了凝結(jié)水泵電機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能設(shè)計(jì)方案。并以某火電廠變頻調(diào)速系統(tǒng)為實(shí)例,闡述了凝結(jié)水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行方式和安全工作方式,對該電廠的變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能計(jì)算與分析,分析結(jié)果顯示,每年可節(jié)約電費(fèi)75.754萬元,投資回收期僅為2.64年?？梢?基于本文所述系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,對火電廠凝結(jié)水泵應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù),從長期機(jī)組運(yùn)行來看,可以大大的節(jié)約能源,取得很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,值得在火力發(fā)電廠中大面積推廣。根據(jù)圖5中凝泵在相同機(jī)組負(fù)荷時(shí)工、變頻運(yùn)行的即時(shí)功率,考慮到表1中不同機(jī)組負(fù)荷條件下分布時(shí)間的比值,每年的運(yùn)行時(shí)間按7000h計(jì)算,采用變頻調(diào)速系統(tǒng)方案比未采用變頻調(diào)速系統(tǒng)方案每年的節(jié)電量可按下式計(jì)算:上網(wǎng)電價(jià)按照0.35元/kWh計(jì)算,每年可節(jié)約電費(fèi)約為216.44×0.35=75.754(萬元)。按照這樣計(jì)算,凝結(jié)水泵電機(jī)采用變頻調(diào)速技