水泵控(浅谈变频技术在汽轮机凝结水泵中的应用)

Posted 2023-05-30

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水泵控(浅谈变频技术在汽轮机凝结水泵中的应用)

摘要: 变频调速技术可以降低凝结水泵的耗电量, 达到电厂节能的目的。

比较了凝结水泵节流与变频两种控制方式,分析表明变频可以显著提高凝泵系统可靠性, 减少维护费用,降低泵的用电量,节能效果显著。

关键词: 节能; 变频技术; 凝结水泵

众所周知,泵的运行用电是电厂厂用电的主要部分,因此电厂用电的最有效节能降耗措施就是减少泵的耗电量。但在实际运行过程中, 泵的效率是随着工况点的变化而变化的。当远离设计工况点运行时, 效率下降明显, 所以合理调节泵的工况点可以达到节能的目的。工况点的调节包括: 管路特性曲线的调节,如关阀调节; 水泵特性曲线的调节,如水泵调速等。在节能效果方面,改变水泵性能曲线的方法,比改变管路特性曲线要显著得多, 因此,改变水泵性能曲线成为水泵节能的主要方式。而变频调速在改变水泵性能曲线和自动控制方面优势明显,因而应用广泛。

1 . 凝结水泵的运行

汽机凝结水泵的运行特点是在保持汽机凝汽器水位一定的条件下,随汽机负荷大小进行调节。

1.1 凝结水泵的节流调节

凝结水泵传统的调节方式是靠它出口旁路调节门开度进行水位

调节的, 这种利用改变调节门开度来进行调节的方法称为出口

端节流调节。其实质是凝结水泵特性曲线不变的条件下,改变出

口管路上的流动损失,从而改变管路的特性曲线,来改变工况点。

它的调节原理如图所示。

出口调节门开度关小, 使管路特性曲线从 I 变为Ⅱ, 与泵的特

性曲线 Q - H 的交点由 M 点转移到 A 点, 耗能分别为 O Q MMH M

和 O Q AAH A，变化不大。

1.2 凝结水泵的变频调节

凝泵电机变频控制主接线见图。

（1）一台变频器控制两台凝泵电机，可实现自动切换，之间有机械连锁，（同时DCS内部可实现软互锁）。

(2)变频与工频的自动切换，之间有机械连锁。

（3）就地（配电柜）控制与远方控制（DCS）的切换。

凝结水泵变频调速是在凝结水泵出口门全开条件下, 即管网特性曲线不变的条件下, 通过改变提供给电动机的电源频率, 达到降低凝结水泵转数, 相应向下移动凝结水泵特性曲线 Q - H ,从而改变凝结水泵的工作点,达到减小流量的目的,如图所示。随着转速的下降 n0> n1> n2,泵的特性曲线与管路特性曲线的交点由 M 点下移到 2 点, 对应的流量( Q ) 和耗能量减少。可以看到, 随着转速的降低扬程( H ) 也是在减小的,但扬程下降的很小, 运行过程中压力能够满足系统要求, 基本不做调整。

由流体力学可知，液体的流量与泵的转速的一次方成正比，压力与转速的二次方成正比，泵的轴功率与转速的三次方成正比。采用变频进行调速，当流量下降到额定的70%时，转速也下降到额定的70%，而泵的轴功率下降到额定功率的34.30%，节能65.70%。如果流量下降到额定的60%时，转速也下降到额定的60%，而泵的轴功率下降到额定功率的21.60%，节能78.40%。对比两种方式, 可以看到采用调速法比节流法耗能要少，由于变频器更易于自动控制, 所以在系统运行过程中, 凝汽器水位更方便控制,减少了人工现场操作的频次, 降低维护费用和检修工作量。同时,可以不用开启再循环回路,减少了设备损耗。

普通水泵电机的功率因数在 0.6～ 0.7 之间,使用变频调速装置后, 由于变频器内部滤波电容的作用, 减少了无功损耗,增加了电网的有功功率。

由于工频电机为直接启动或 Y/ △ 启动, 启动电流等于(4 ～ 7)倍的额定电流。这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击, 而且还会对电网容量有要求。启动时产生的大电流和震动对挡板和阀门的损害极大, 对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后, 利用变频器的软启动功能, 将使启动电流从零开始,最大值也不超过额定电流, 减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求, 延长了设备和阀门的使用寿命。

1.3 经济效益分析

我公司拥有一台抽凝式汽轮机发电机组, 额定功率为 7.5MW，凝结水泵两台（一用一备），功率为22KW。

变频器费用约为 1.5万。凝结水泵变频转速调节与控制阀门开度调节相比较如下：

● 节能计算如下:

电动机输出功率：22kW。

年运转时间：8000 小时。

运转类型：

1/2 时间（4000 小时）工作在 70%流量，1/2 时间（4000 小时）工作在6 0%流量。

○ 阀门调节状况下运行：

流量（Q）在70 %时：需要功率=94%×22kW=20.68kW 流量（Q）在 60%时：需要功率=92%×22kW=20.24kW 全年消耗电量：（20.68kW+20.24kW）×4000h=163680

○ 变频调速状况下运行：

流量（Q）在 70%时：

需要功率=34.3%×22kW=7.546kW

流量（Q）在6 0%时：

需要功率=21.6%×22kW=4.752kW 全年消耗电量：（7.546kW+4.752kW）×4000h=49192kWh

○ 全年节能效果：

163680-49192=114488kWh

节电率=114488/163680=69.95%

节约费用：114488*0.5元/KW=5.7244万元，节能效果明显，半年内可收回成本。

结束语

通过上面的比较可以直观的得出, 凝结水泵使用变频调速控制热井水位的节能和经济效益都很明显，同时,由于变频器更易于系统控制, 在提高自动控制品质的同时很好的达到节能降耗的目的。