一、前言

2015年度，全國(guó)電力供需形勢(shì)總體寬松。全社會(huì)用電量增速同比回落，三產(chǎn)用電量保持較快增長(zhǎng)；工業(yè)用電量持續(xù)負(fù)增長(zhǎng)，制造業(yè)用電量同比降幅擴(kuò)大；高耗能行業(yè)用電量持續(xù)負(fù)增長(zhǎng)，鋼鐵和有色行業(yè)用電量環(huán)比下降；核電、風(fēng)電發(fā)電量增長(zhǎng)顯著，火電發(fā)電量連續(xù)13個(gè)月負(fù)增長(zhǎng)；各類型發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)均同比降低，利用小時(shí)降幅繼續(xù)擴(kuò)大；火電新增裝機(jī)規(guī)模同比大幅上升。

“新電改”政策的逐步實(shí)施，導(dǎo)致電力行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，成本控制也成為了電力企業(yè)必須面對(duì)的問題。在大量的風(fēng)機(jī)和水泵已經(jīng)進(jìn)行了變頻節(jié)能改造的情況下，對(duì)液力耦合器調(diào)速的電動(dòng)給水泵進(jìn)行節(jié)能改造已經(jīng)勢(shì)在必行了。

部分發(fā)達(dá)國(guó)家把火電廠鍋爐電動(dòng)給水泵作為變頻節(jié)能改造的主要對(duì)象。作為耗電大戶：

l  給水泵功率大，能耗高。

l  節(jié)能潛力大。對(duì)于電動(dòng)給水泵采用液耦調(diào)速的機(jī)組，變頻改造后節(jié)電率通常在20%左右（跟發(fā)電負(fù)荷有直接聯(lián)系）。

液耦調(diào)速作為改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速方式，存在固定的滑差損耗，并且在變速條件下，液力耦合器的效率隨轉(zhuǎn)速的降低而降低，屬于低效調(diào)速。而變頻調(diào)速是不耗能的高效調(diào)速。近年來，隨著高壓變頻技術(shù)成熟，完全取代了液耦調(diào)速用在需要調(diào)速的各種設(shè)備上。

鍋爐電動(dòng)給水泵變頻調(diào)速改造是一個(gè)系統(tǒng)工程，改造復(fù)雜，難度大，其內(nèi)容包括電動(dòng)機(jī)的變頻改造、液力耦合器改造、前置泵改造、潤(rùn)滑油系統(tǒng)改造、控制保護(hù)邏輯改造、土建安裝和暖通等。

二、項(xiàng)目概況

某電廠350MW大型燃煤發(fā)電機(jī)組配置如下：?jiǎn)闻_(tái)機(jī)組鍋爐給水系統(tǒng)配備3臺(tái)鍋爐給水泵，采用2用1備運(yùn)行方式。給水泵系統(tǒng)采用液力耦合器作為調(diào)速方式，其中給水泵采用鄭州電力機(jī)械廠的300TSBII-JB型，液力耦合器為德國(guó)VOITH公司的R16K400M。前置泵為鄭州電力機(jī)械廠生產(chǎn)的YnKn350/250J型水泵。系統(tǒng)整體示意圖如下：

鍋爐電動(dòng)給水泵系統(tǒng)由前置泵、電動(dòng)機(jī)、液力耦合器、給水泵組成。系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化，通過液力耦合器調(diào)節(jié)給水泵供水量的大小，以滿足鍋爐生產(chǎn)系統(tǒng)供水需求。

三、系統(tǒng)改造方案

森蘭結(jié)合多年豐富的電廠應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),與用戶進(jìn)行了多次的現(xiàn)場(chǎng)交流與技術(shù)溝通,最終確認(rèn)了一套最切合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的改造解決方案：?jiǎn)蝹€(gè)機(jī)組將兩臺(tái)運(yùn)行泵改為變頻驅(qū)動(dòng)，剩余一臺(tái)備用泵不做改動(dòng)，仍采用液耦調(diào)速。

改造機(jī)械部分包括液力耦合器、前置泵的改造，電氣部分包含電機(jī)側(cè)以及DCS控制系統(tǒng)改造等內(nèi)容，方案簡(jiǎn)介如下：

3.1變頻器改造方案

項(xiàng)目采用一拖一限流方案：

此方案為一拖一的典型方案，QS1、QS2為隔離開關(guān)。系統(tǒng)高壓上電時(shí)，電流首先通過限流電阻對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行充電，當(dāng)系統(tǒng)充電完畢后斷路器QF1自動(dòng)動(dòng)作，切除限流電阻，系統(tǒng)正常上電，整個(gè)高壓上電過程對(duì)系統(tǒng)無沖擊，有效的提高了設(shè)備使用的穩(wěn)定性及設(shè)備的使用壽命。

隔離柜作用：當(dāng)變頻器需要檢修或維護(hù)（清掃積灰、檢查電纜連接）時(shí)，將QS1、QS2斷開，變頻器與電氣主回路之間產(chǎn)生明顯的斷點(diǎn)，確保工作人員的人身安全和設(shè)備的安全。

3.2機(jī)械改造方案

3.2.1前置泵改造：系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造必須對(duì)前置泵的輸出揚(yáng)程是否滿足給水泵的必需汽蝕余量要求進(jìn)行校核，以確定前置泵的改造方案。

前置泵改造通常有兩種方案：

l  保留原有運(yùn)行方式，前置泵不做改動(dòng)。該方案改造后前置泵變速運(yùn)行，工程施工量小，無需新增驅(qū)動(dòng)電機(jī)，節(jié)能量較增加驅(qū)動(dòng)電機(jī)的方案更大。

l  增加驅(qū)動(dòng)電機(jī)，將前置泵從主電機(jī)脫開，改為定速泵。該方案改造后前置泵定速運(yùn)行，泵體由新增的定速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于轉(zhuǎn)速不下降，給水泵不會(huì)出現(xiàn)汽蝕。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集統(tǒng)計(jì)，并仔細(xì)研究分析現(xiàn)場(chǎng)采集到的給水系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，最終確定前置泵無需進(jìn)行改造，變頻驅(qū)動(dòng)依舊就能夠滿足變頻改造后現(xiàn)有各個(gè)工況情況下的運(yùn)行需要，不會(huì)出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象。為用戶節(jié)約了一大部分的成本投入并最大可能的不對(duì)原有成熟設(shè)計(jì)進(jìn)行變更，減少改造風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.2液力耦合器改造通常有三種思路，改造時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定具體方案。

l  保留液耦的調(diào)速功能，增加外置輔助油泵，保證系統(tǒng)變頻改造后潤(rùn)滑油壓正常。由于液耦存在固定滑差損耗，因此本方案無法達(dá)到最大節(jié)能量。

l  保留液力耦合器的增速功能，取消液力耦合器的調(diào)速功能。該方案消除了液耦系統(tǒng)的固定滑差損耗，節(jié)能量較方案一高，但改造難度大，周期較長(zhǎng)。

l  拆除液力耦合器，定制增速齒輪箱。增速齒輪箱在外型上與原液耦保持一致，其主要作用是增加轉(zhuǎn)速。該方案特別適合新建項(xiàng)目和現(xiàn)場(chǎng)液耦不方便拆除改裝的場(chǎng)合。

針對(duì)液耦調(diào)速的弊端，將液耦調(diào)速功能取消，改為增速箱連接，消除了液耦本身的滑差損耗，系統(tǒng)節(jié)電率得到保證。改造包括液耦本體的改造以及潤(rùn)滑油路的改造，最終在確保電機(jī)、給水泵的穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，最大化的挖掘節(jié)能潛力。

3.3 控制系統(tǒng)改造方案

結(jié)合原有控制特點(diǎn)，變頻器控制系統(tǒng)采用專用控制器，同時(shí)針對(duì)鍋爐各項(xiàng)調(diào)節(jié)狀態(tài)分析可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，與原系統(tǒng)完美對(duì)接，使用邏輯策略來規(guī)避各項(xiàng)可能出現(xiàn)的突發(fā)狀況，最終將系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)控制到最低，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過多項(xiàng)試驗(yàn)最終保證了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。

四、改造效果

1、項(xiàng)目正式投入運(yùn)行后，在280兆瓦負(fù)荷時(shí)電泵耗用功率由8260千瓦降低到5792千瓦，節(jié)電率高達(dá)29%，降低了1個(gè)百分點(diǎn)的廠用電率，節(jié)能效果顯著。

2、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制以及可靠性方面做了大量的試驗(yàn)，最終證明改造后系統(tǒng)仍可保持原有的備用方式并不影響給水系統(tǒng)的可靠性，并未引發(fā)可能存在的改造風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目實(shí)施圓滿結(jié)束。

改造現(xiàn)場(chǎng)：

五、總結(jié)

大功率鍋爐給水泵的突破性改造，標(biāo)志著大型火力發(fā)電機(jī)組變頻節(jié)能改造新的高度，其顯著的節(jié)能效果，穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品性能，完美的解決方案，是改造成功實(shí)施的原動(dòng)力，為國(guó)內(nèi)電力企業(yè)節(jié)能降耗提供了新的思路，森蘭也再次證實(shí)了作為國(guó)產(chǎn)變頻領(lǐng)軍企業(yè)的雄厚技術(shù)實(shí)力。