2006年6月吉林電力Jun. 2006第34卷第3期(總第184期)Jilin Electric PowerVol.34 No. 3 (Ser. No.184)節(jié)能《電廠循環(huán)水泵應(yīng)用變頻技術(shù)的節(jié)能分析Energy Saving for Circulating Pump WithFrepuency Converter in Power Plant王強(qiáng)',樊睿源”,陳立軍,連海軍”,楊善讓2(1.沈陽工程學(xué)院,遼寧沈陽110136;2. 東北電力大學(xué),吉林吉林 132012;3.北方聯(lián)合電力豐泰發(fā)電有限公司,內(nèi)蒙古呼和 浩特01 0020)摘要:介紹了變頻調(diào)速技術(shù)的主要原理.汽輪機(jī)最佳真空的計(jì)算方法。以某電廠350MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)為例,對采用2種不同的變頻調(diào)速方案后的節(jié)能收益進(jìn)行計(jì)算。說明在電廠循環(huán)水系統(tǒng)中應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)具有較大的節(jié)能潛力。關(guān)鍵詞:循環(huán)水泵;變頻調(diào)速;汽輪機(jī);節(jié)能Abstract :This paper introduced the principle of frequency converter speed regulation technique and the algorithmof profit and loss for the optimum vacuum of steam turbine with frequency converter. Take a circulating coolingwater system of the 350MW unit as an example，this paper calculates the benefits of energy conservation and findsthe great potential on energy saving of frequency converter speed regulation technique.Keywords :circulating pump; frequency converter speed regulation; steam turbine senergy saving中圍分類號:TK264.1;TM921.51文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-5306(2006)03-0039-03火電廠循環(huán)水系統(tǒng)是一個(gè)龐大的動力系統(tǒng),耗調(diào)速節(jié)能用的變頻器的基本組成。它主要由整流器、電量大,研究和改善循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行方式是降低中間濾波環(huán)節(jié)、逆變器及控制電路等部分組成廠用電.提高電廠經(jīng)濟(jì)性的重要措施之一。目前許多變頻電源(變頻器)電廠實(shí)際運(yùn)行中仍是通過調(diào)整冷卻水泵臺數(shù)以及不三同組合的方法來改變冷卻水流量。這種方法雖然簡相I_電動機(jī)泵單易行,但由于不能對冷卻水流量進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié),很+整流器4施中間濾逆變器.M網(wǎng)或波環(huán)節(jié)難達(dá)到最佳水量。交流變頻調(diào)速技術(shù)是電氣傳動領(lǐng)電|濟(jì)材域興起的一項(xiàng)新技術(shù),在循環(huán)水系統(tǒng)中,若通過改變控制電路電機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)水泵流量,則可以實(shí)現(xiàn)冷卻水流量的連續(xù)調(diào)節(jié)而達(dá)到最佳水量,更有效地節(jié)約電能。圈1變頻器 的基本組成本文以某電廠350 MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)為例，根據(jù)相似定律,由泵轉(zhuǎn)速變化前后泵的揚(yáng)程.對采用變頻調(diào)速技術(shù)后的節(jié)能效果進(jìn)行計(jì)算分析。H,質(zhì)量流量qm及軸功率P。與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系可知，功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比,降低轉(zhuǎn)速可使功1變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理率大幅度降低。異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n= 60f(1- S)/a,因此,在2凝汽器的最佳真空和循環(huán)水量計(jì)算C2)極對數(shù)a一定而轉(zhuǎn)差率S又變化很小的情況下,轉(zhuǎn)速n基本上與電源頻率f成正比，即改變電源頻率蒸汽在凝汽器壓力下的飽和溫度te用下式就可以改變轉(zhuǎn)速?；谶@一原理,可用變頻電源(變計(jì)算中國煤化工頻器)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。圖1是用框圖表示的泵與風(fēng)機(jī)YHCNMHG收稿日期:2006-02-19作者簡介:王強(qiáng)(1978- -),男,碩士研究生,從事冷端優(yōu)化方面的研究。●39●2006年6月吉林電力Jun. 2006第34卷第3期(總第184期)Jilin Electric PowerVol.34 No. 3 (Ser. No.184)tc=tw1十Ot+δt(1)速改造前采用調(diào)整冷卻水泵臺數(shù)以及不同組合的方式中:1。為循環(huán)水入口溫度;Q為循環(huán)水溫升;8t為法來改變冷卻水流量。變頻調(diào)速改造有2種方案,方案1是一臺泵以凝汽器端差。由熱平衡方程得到循環(huán)水在凝汽器內(nèi)的溫升變頻調(diào)速方式運(yùn)行(稱為變頻泵),另外一臺按原方式定速運(yùn)行.此方案只需投資一臺變頻器即可;方案為2是2臺泵同時(shí)變頻調(diào)節(jié),為同性能泵并聯(lián)運(yùn)行，此,_ D.(h.-h)A=- q.c,方案需投資2臺變頻器,因此初投資較高。式中:D。為凝汽器蒸汽負(fù)荷;(he- h的)為1 kg蒸汽在此將這2種方案在汽輪機(jī)額定主蒸汽流量工在凝汽器中凝結(jié)放出的熱量。當(dāng)排汽壓力變化不大況下、不同循環(huán)水入口溫度時(shí)的節(jié)能效果進(jìn)行計(jì)算時(shí),(h.- h的)值的變化范圍很小,對于大型機(jī)組一般并制成曲線,如圖2所示,圖中的橫坐標(biāo)為循環(huán)水入可以近似將其取為2250 kJ/kg;C,為水的質(zhì)量定壓口溫度i,縱坐標(biāo)為每小時(shí)節(jié)省的功率P.熱容,取c,=4.186 8kJ/(kg●. K);qm為循環(huán)水質(zhì)量流量.I 6001 400凝汽器端差用下式計(jì)算:力案11 2008=_A(3)力案2800式中:k為凝汽器總體傳熱系數(shù);A.為凝汽器的冷卻面積。凝汽器總體傳熱系數(shù)k可用別爾曼公式00 -計(jì)算“。凝汽器壓力pe可根據(jù)lc由下式求得:020 25p:-=g.81x0-+x(100).(4)1/T.” 57.66循環(huán)水泵電動機(jī)功率P用下式計(jì)算:團(tuán)2節(jié)能效果對比圖pgq.H可以看出:對于2種方案,隨著循環(huán)水人口溫度(5)P.= 10007m7的降低,節(jié)能效果越顯著,方案2的節(jié)能效果要稍優(yōu)式中:g。為體積流量;p為循環(huán)水密度;g為重力加.于方案1.隨著循環(huán)水人口溫度由0.5 C增至速度;刀為泵的效率;7為傳動效率;7為原動機(jī)25.0 C.2種方案的節(jié)能效果逐漸降低并接近,當(dāng)效率。循環(huán)水入口溫度達(dá)到約20.0 C時(shí),二者已經(jīng)基本相真空變化所對應(yīng)的汽輪機(jī)功率變化OPr可由等,并且由于此時(shí)的最佳循環(huán)水量已經(jīng)達(dá)到或超過制造廠提供的汽輪機(jī)真空修正曲線(即汽輪機(jī)背壓了2臺泵并聯(lián)定速運(yùn)行時(shí)的流量,可按原方式定速變化對其功率影響的修正曲線)查得.運(yùn)行,已不需要進(jìn)行變頻調(diào)速,所以當(dāng)循環(huán)水入口溫當(dāng)蒸汽負(fù)荷與冷卻水入口溫度-定時(shí),對不同度大于20.0 C時(shí)的節(jié)能效果為0。的冷卻水質(zhì)量流量,計(jì)算汽輪機(jī)功率變化OP ,0P=下面分別對循環(huán)水系統(tǒng)采用方案1和方案2進(jìn)0Pr-. AP,OP.為壓力變化所對應(yīng)的循環(huán)泵功率變行變頻調(diào)速改造后的年節(jié)能收益進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果見化，當(dāng)△P達(dá)到最大時(shí)的冷卻水流量即為最佳流量，表1,計(jì)算條件如下。對應(yīng)的真空值便是最佳真空。a.全年機(jī)組在額定主蒸汽流量工況下運(yùn)行6 000h,每月運(yùn)行時(shí)間相等,均為500 h9。3計(jì)算實(shí)例b.在額定主蒸汽流量工況下,每個(gè)月的收益以2003年每月平均循環(huán)水人口溫度進(jìn)行計(jì)算。以某電廠350MW單元制機(jī)組為例,編制了---c.機(jī)組及冷端系統(tǒng)其他設(shè)備運(yùn)行正常。套優(yōu)化程序,對循環(huán)水系統(tǒng)采用變頻調(diào)速后的節(jié)能中國煤化工進(jìn)口高壓變頻調(diào)速效益和投資回收年限進(jìn)行了計(jì)算。.MHCNMH G、安裝費(fèi)等大約)是該機(jī)組的循環(huán)水系統(tǒng)為開式冷卻系統(tǒng)(亦稱直2 oo兒/nw↓⊥網(wǎng)吧可以v.35元/(kW●h)計(jì)，流供水),以海水作為冷卻水。循環(huán)水泵為2臺立式則投資回收期如表2所示。固定葉混流泵,電動機(jī)額定功率1130kW.變頻調(diào)從上面的計(jì)算結(jié)果可以看出:在平均循環(huán)水入●40●2006年6月吉林電力Jun.2006第34卷第3期(總第184期)Jilin Electric PowerVol. 34 No. 3 (Ser. No.184)表1循環(huán)水系統(tǒng)改造后年節(jié)約電量比較月份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月平均水溫/C1.4 3.1 11.4 16.0 19.6 22.1 24.522.4 20.7 14.4 7.6 4. 1方案1/(10'kW.h) 55.57 51.48 22.98 8.37 1.19 0.00 0.00 0.00 0.00 12.96 36.76 48.58方案2/(10*kW.h) 77.39 71.78 30.18 9.72 0.88 0.00 0.000.000.00 15.95 50.36 67. 65.表2投資 回收期比較b.對于改造項(xiàng)目,可以有不同的改造方案,每年總節(jié)約電量年總收益投資 投資回收期種方案都有各自的優(yōu)點(diǎn)和不足之處。所以電廠在對方案/(10* kW●h)/10*元/10* 元/a循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行變頻調(diào)速技術(shù)改造時(shí),應(yīng)根據(jù)自身1237. 9183. 27262.7的具體情況,對不同方案進(jìn)行充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比323. 90113. 364523.9較分析,從而確定最佳改造方案。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不斷發(fā)展,變頻器單位功口溫度最低的1.2、11.12月份節(jié)能效果最好,隨著率價(jià)格的不斷下降,變頻調(diào)速技術(shù)在電廠循環(huán)水系循環(huán)水人口溫度的逐漸升高，節(jié)能效果也越來越不統(tǒng)中的應(yīng)用將具有更為廣闊的前景。明顯。并且在循環(huán)水入口溫度最高的6.7.8、9月份，最佳循環(huán)水量已經(jīng)達(dá)到或超過了2臺泵并聯(lián)定速運(yùn)參考文獻(xiàn):行時(shí)的流量,循環(huán)水泵可以按原來的定速方式運(yùn)行，[1] 吳民強(qiáng).泵與風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)問答(M].北京:中國電力已經(jīng)不需要進(jìn)行變頻調(diào)速運(yùn)行,所以這4個(gè)月份的出版社,1998.節(jié)能收益為0;方案2的年總收益約是方案1的1.4[2]楊善讓.汽輪機(jī)凝汽設(shè)備及運(yùn)行管理[M].北京:水利倍,但是由于其初投資是方案1的2倍,所以其投資電力出版社,1993.回收期要比方案1長,約是方案1的1.5倍。[3] 齊復(fù)東,賈樹本,馬義偉.電站凝汽設(shè)備和冷卻系統(tǒng)[M].北京:水利電力出版社,1990.4結(jié)論[4] 楊旭中.關(guān)于發(fā)電廠冷端優(yōu)化的幾點(diǎn)意見[J].電力建設(shè),1997,(4):19-21.a.在循環(huán)水系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù),能夠根據(jù).[5] 任昱,白愷.發(fā)電廠采用高壓變頻調(diào)速需要注意的幾個(gè)問題(J].電力行業(yè)應(yīng)用,2004.(4):96--99.不同的機(jī)組負(fù)荷和循環(huán)水溫度對循環(huán)水量連續(xù)調(diào)(編輯郝竹 筠)節(jié),使機(jī)組維持在最佳真空狀態(tài)下運(yùn)行。(上接第32頁)緣子表面清潔，瓷鐵澆裝無松動、開裂并有防水措4結(jié)論.施;法蘭無銹蝕.裂紋現(xiàn)象。安全控制措施中要求拆接引線時(shí),要使用梯子并有人扶持,不得攀登隔離開a.制定嚴(yán)格的進(jìn)貨驗(yàn)收制度,必要時(shí)對支柱絕關(guān)瓷柱。緣子逐個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目抽樣檢測。3.4 適時(shí)更換支柱絕緣子b.采用超聲波無損探傷儀對支柱絕緣子無損.現(xiàn)場做高壓隔離開關(guān)支柱絕緣子超聲波無損探檢測,當(dāng)測試出有裂紋時(shí)應(yīng)立即更換;測試合格的支傷時(shí)發(fā)現(xiàn)，支柱絕緣子的生產(chǎn)日期要早于高壓隔離柱絕緣子,在與所有水泥結(jié)合面處涂絕緣子專用的開關(guān)1~2年,這樣高壓隔離開關(guān)在未到達(dá)使用壽命防護(hù)膠。期限時(shí),支柱絕緣子就已經(jīng)到使用期限了,而文中斷c.更換支柱絕緣子時(shí)應(yīng)選擇高強(qiáng)瓷,且采用粘裂的支柱絕緣子,使用的時(shí)間為7年。因此,對運(yùn)行砂_中國煤化工、清晰的廠家代號、時(shí)間較長的尤其是使用普通支柱絕緣子的高壓隔離超F(xiàn)R瓷標(biāo)記。.開關(guān),要全面更換為已經(jīng)檢測合格的高強(qiáng)支柱絕THC.NMH G平穩(wěn)操作.防止合閘緣子。過猛,使支柱絕緣子受力不均而斷裂。(編輯李健平)●41●