給水泵變頻改造關鍵技術分析

本次改造擬安裝變頻器自帶軟啟動裝置，軟啟動功能可以實現(xiàn)電流從零至電機額定電流，減少了啟動電流對電網(wǎng)的沖擊，進而起到節(jié)約電能，延長設備使用壽命的作用。變頻器還可以通過提高功率因數(shù)，減少無功損耗。

　　1.技術應用原理

　　高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)是由多個功率模塊串聯(lián)而成，通過將多個低壓功率模塊的輸出疊加得到高壓輸出。該系統(tǒng)具有：（1）輸入波形接近正弦波，對電網(wǎng)諧波污染小，無需考慮諧波抑制。（2）輸入功率因數(shù)高，在20%～100%的負載范圍內(nèi)，功率因數(shù)≥0.96，無需功率因數(shù)補償裝置。（3）提供正弦波輸出波形，不需輸出濾波器，對電機應無特殊要求。

　　2.應用方案內(nèi)容

　　本次變頻應用將dcs通過液力耦合器來控制流量，通過變頻改造后為DCS通過控制變頻器調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量。變頻系統(tǒng)采用一臺變頻器帶一臺給水泵電機，即“一拖一”的模式，變頻器根據(jù)DCS指令調(diào)節(jié)流量。變頻系統(tǒng)設置自動旁路裝置，變頻器故障時，變頻系統(tǒng)給出自動旁路允許信號，由DCS給出自動旁路命令。

　　3.控制流程

　　變頻調(diào)速系統(tǒng)通過DCS對變頻器進行啟動、停機、調(diào)速等控制，并可在DCS上顯示變頻器的運行數(shù)據(jù)和當前狀態(tài)，實時監(jiān)控系統(tǒng)運行。為了保證鍋爐給水系統(tǒng)的可靠性，變頻器裝置具有工頻自動旁路裝置，當變頻器發(fā)生故障時，在保證鍋爐的供水要求，提高了整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性前提下，通過DCS自動聯(lián)啟備用給水泵下運行。

　　操作方面有遠程控制和本地控制兩種控制的方式。調(diào)節(jié)采用原調(diào)節(jié)方式進行。這兩種控制方式可提高系統(tǒng)的安全性能。DCS做好閉環(huán)控制，DCS根據(jù)機組的負荷情況，按設定程序檢測母管壓力情況，運算后給變頻器一個合適的頻率值，從而實現(xiàn)對鍋爐給水泵電機轉(zhuǎn)速的自動控制，保證母管壓力的穩(wěn)定。當母管壓力低于設定值時，便將備用的給水泵自動投入運行。

　　4.變頻器通風散熱

　　在正常的運行過程中變頻器中的電力電子功率器件會發(fā)熱，而這些熱量都散失在柜體內(nèi)，由于電力電子功率器件正常工作時的殼體溫度不能超過85℃。溫度過高，變頻器就會過熱保護，自動跳閘。為了保證高壓變頻設備處于正常、穩(wěn)定的工作狀態(tài)下，柜體內(nèi)部溫度需在65℃以下，變頻器室需配備獨立的冷卻系統(tǒng)。

　　根據(jù)實際情況，采用水冷空調(diào)。可利用電廠現(xiàn)有中央空調(diào)冷卻水，作為冷卻媒介，加空水冷裝置實現(xiàn)水冷冷卻。水冷空調(diào)是以冷卻水為冷源，以冷媒制取冷量的中央空調(diào)機組。在結(jié)構(gòu)上將壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流部件等集中為一體對外直接輸出冷氣。變頻器空水冷系統(tǒng)電控部分通過變頻器電控柜盤面進行操作或應急處理。

　　5.節(jié)能效果計算分析

　　根裾全年機組平均發(fā)電量、負荷率、運行小時數(shù)、轉(zhuǎn)速比、給水泵電動機電流，進行節(jié)能效果的計算。機組不同負荷工況下主要運行參數(shù)如表1所示。

　　（1）改造前工頻功率計算公式：

　　其中，U為電機電壓；I為電機電流；P1為單一負荷下工頻運行功率；cosΦ為單一負荷下運行功率因數(shù)，小于額定功率因數(shù)；η為電機效率，一般為0.95。

　　改造前功率由公式計算得：10萬負荷下變頻改造前：2303kW；12萬負荷下變頻改造前：2464kW；13萬負荷下變頻改造前：2544kW；15萬負荷下變頻改造前：2846kW。

　　（2）改造后功率計算公式：

　　其中：P2為改造后單一負荷下的變頻運行功率；Q為單一負荷的運行流量；H為單一負荷的壓力；η2為水泵效率，改造后取效率最高值，一般為0.76～0.86，此處取0.86；η3為變頻裝置效率，一般為0.90～0.97，此處取0.95；η1為液耦裝置效率，一般為0.97；ρ為流體密度（最低母管壓力限制取值為14.71MPa）。

　　變頻改造后，10萬負荷下：1814kW；12萬負荷下：1869kW；13萬負荷下：2107kW；15萬負荷下：2369kW。

　　（3）改造前后的節(jié)電率如下。

　　10萬負荷下：21.2%；12萬負荷下：24.1%；13萬負荷下：17.1%；15萬負荷下：16.7%；加裝變頻系統(tǒng)后，節(jié)電效果明顯，電機噪聲明顯減小，實現(xiàn)了電機軟啟動。同時，在故障跳閘情況下，備用泵能夠快速啟動，保證所帶負荷可靠運行，能保證機組安全運行。