循環水泵變頻技術在燃氣電廠的應用

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循環水泵變頻技術在燃氣電廠的應用循環水系統是發電廠的重要輔助系統。循環水泵作為循環水系統的主要耗能設備，是循環水系統運行節能的關鍵環節。本文介紹了循環水泵變頻技術在燃氣電廠的實現及應用，並針對循環水泵運行方式的不同進行節能效益分析。

關鍵詞：循環水泵；變頻；節能

目錄

案例背景介紹

1 前言

火電廠由於提供熱機冷源和各種冷卻的需要，需要大量的冷卻水連續供應。一座百萬千瓦的凝汽機組火電廠，需要冷水水量30m3/s，通過循環水泵將如此大量的冷卻水壓入凝汽器中與做功後的過熱蒸汽進行熱交換。因此電廠中循環水泵能耗很高，如何能夠降低循環水泵運行的能耗，降低發電成本，設計中對電廠冷端的改造和優化成為關鍵環節。

案例實施與應用情況

2 設備概況

北京京能高安屯燃氣熱電有限責任公司燃氣-蒸汽聯合循環機組，採用1套845MW級燃氣蒸汽聯合循環「二拖一」多軸布置機組。全廠配置為：2台9F級型號為SGT5-4000F(4)燃氣輪機；2台型號為QFSN-300-2燃氣輪發電機；2台臥式餘熱鍋爐；1台型號為LZC266-12.5/0.4/545/540供熱蒸汽輪機和1台300MW級型號為QFSN-300-2汽輪發電機。燃機發電機和蒸汽發電機組為分軸布置。

循環水系統配置了4台循環水泵。機組運行中，在保證循環水量充足供應的前提下，為降低循環水泵的能耗，循環水系統中2號、3號循環水泵採用了變頻設計，既可以工頻運行也可以變頻運行。1號、4號循環水泵只能工頻運行。循環水系統4台循環水泵並列布置，循環水機力塔採用8颱風機強迫換熱冷卻。凝汽器的設計絕對壓力為4.9kPa.a，循環水通過凝汽器的溫升為10℃。

3 循環水泵變速運行的原理

循環水泵改變轉速的方法主要是通過變極調速和變頻調速兩種手段，近幾年以來，變頻調速發展很快，是通過改變供給電動機的供電頻率，來改變電機的轉速，從而改變負載的轉速，具有效率高、調速範圍寬、精度高、調速平穩、無級變速等優點。水泵的流量與轉速的一次方成正比，壓力與轉速的平方成正比，功率與轉速的三次方成正比，當通過降低轉速以減少流量來達到節流目的時，所消耗的功率將會降低很多。

連續改變電機的頻率能夠連續、平滑的改變電機轉速。變頻調速時，希望氣隙磁通量基本保持不變。這樣，一方面磁路的飽和程度、激磁電流和電動機的功率因素可以基本不變，另一方面，電動機的最大轉矩亦可以保持不變。要保持氣隙磁通不變，在調節頻率的同時，要同比調節定子端電壓。

4 循環水泵變頻運行的實現

公司2台循環水泵分別採用2套變頻調速系統。6kV電源經變頻裝置輸入真空接觸器到高壓變頻裝置，變頻裝置輸出經出線真空接觸器送至電動機。每套變頻裝置帶1台循環水泵採用「自動一拖一」運行方式，變頻器考慮帶一台循環水泵調速運行或工頻運行。

電機工頻運行時，變頻器接收到「工頻切變頻」的信號後，合KM1，再斷KM3，最後合KM2，電機變頻運行。電機工頻運行時，變頻器接收到「工頻切變頻」的信號後，合KM1，再斷KM3，最後合KM2，電機變頻運行。變頻調速系統需自帶程控PLC，以完成循環水泵任何工頻/變頻工況下的自動切換；變頻器需帶有頻率追蹤功能，能夠在電動機惰走工況下，自動的投入變頻器，節省系統切換時間。