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)水泵應用變頻技術的節(jié)能分析Energy Saving for Circulating Pump WithFrepuency Converter in Power Plant王強',樊睿源”,陳立軍,連海軍”,楊善讓2(1.沈陽工程學院,遼寧沈陽110136;2. 東北電力大學,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)速技術的主要原理.汽輪機最佳真空的計算方法。以某電廠350MW機組循環(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)能收益進行計算。說明在電廠循環(huán)水系統(tǒng)中應用變頻調(diào)速技術具有較大的節(jié)能潛力。關鍵詞:循環(huán)水泵;變頻調(diào)速;汽輪機;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文獻標識碼: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)濟性的重要措施之一。目前許多變頻電源(變頻器)電廠實際運行中仍是通過調(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_電動機泵單易行,但由于不能對冷卻水流量進行連續(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)難達到最佳水量。交流變頻調(diào)速技術是電氣傳動領電|濟材域興起的一項新技術,在循環(huán)水系統(tǒng)中,若通過改變控制電路電機轉速來調(diào)節(jié)水泵流量,則可以實現(xiàn)冷卻水流量的連續(xù)調(diào)節(jié)而達到最佳水量,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機組循環(huán)水系統(tǒng)為例，根據(jù)相似定律,由泵轉速變化前后泵的揚程.對采用變頻調(diào)速技術后的節(jié)能效果進行計算分析。H,質(zhì)量流量qm及軸功率P。與轉速n之間的關系可知，功率與轉速的三次方成正比,降低轉速可使功1變頻調(diào)速技術的基本原理率大幅度降低。異步電動機的轉速n= 60f(1- S)/a,因此,在2凝汽器的最佳真空和循環(huán)水量計算C2)極對數(shù)a一定而轉差率S又變化很小的情況下,轉速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速?；谶@一原理,可用變頻電源(變計算中國煤化工頻器)實現(xiàn)轉速調(diào)節(jié)。圖1是用框圖表示的泵與風機YHCNMHG收稿日期:2006-02-19作者簡介:王強(1978- -),男,碩士研究生,從事冷端優(yōu)化方面的研究?！?9●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)速方式運行(稱為變頻泵),另外一臺按原方式定速運行.此方案只需投資一臺變頻器即可;方案為2是2臺泵同時變頻調(diào)節(jié),為同性能泵并聯(lián)運行，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。為凝汽器蒸汽負荷;(he- h的)為1 kg蒸汽在此將這2種方案在汽輪機額定主蒸汽流量工在凝汽器中凝結放出的熱量。當排汽壓力變化不大況下、不同循環(huán)水入口溫度時的節(jié)能效果進行計算時,(h.- h的)值的變化范圍很小,對于大型機組一般并制成曲線,如圖2所示,圖中的橫坐標為循環(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,縱坐標為每小時節(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)水泵電動機功率P用下式計算:團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25.0 C.2種方案的節(jié)能效果逐漸降低并接近,當效率。循環(huán)水入口溫度達到約20.0 C時,二者已經(jīng)基本相真空變化所對應的汽輪機功率變化OPr可由等,并且由于此時的最佳循環(huán)水量已經(jīng)達到或超過制造廠提供的汽輪機真空修正曲線(即汽輪機背壓了2臺泵并聯(lián)定速運行時的流量,可按原方式定速變化對其功率影響的修正曲線)查得.運行,已不需要進行變頻調(diào)速,所以當循環(huán)水入口溫當蒸汽負荷與冷卻水入口溫度-定時,對不同度大于20.0 C時的節(jié)能效果為0。的冷卻水質(zhì)量流量,計算汽輪機功率變化OP ,0P=下面分別對循環(huán)水系統(tǒng)采用方案1和方案2進0Pr-. AP,OP.為壓力變化所對應的循環(huán)泵功率變行變頻調(diào)速改造后的年節(jié)能收益進行計算,結果見化，當△P達到最大時的冷卻水流量即為最佳流量，表1,計算條件如下。對應的真空值便是最佳真空。a.全年機組在額定主蒸汽流量工況下運行6 000h,每月運行時間相等,均為500 h9。3計算實例b.在額定主蒸汽流量工況下,每個月的收益以2003年每月平均循環(huán)水人口溫度進行計算。以某電廠350MW單元制機組為例,編制了---c.機組及冷端系統(tǒng)其他設備運行正常。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)能中國煤化工進口高壓變頻調(diào)速效益和投資回收年限進行了計算。.MHCNMH G、安裝費等大約)是該機組的循環(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，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,電動機額定功率1130kW.變頻調(diào)從上面的計算結果可以看出: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)進行變頻調(diào)速技術改造時,應根據(jù)自身1237. 9183. 27262.7的具體情況,對不同方案進行充分的技術經(jīng)濟性比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,隨著率價格的不斷下降,變頻調(diào)速技術在電廠循環(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)達到或超過了2臺泵并聯(lián)定速運參考文獻:行時的流量,循環(huán)水泵可以按原來的定速方式運行，[1] 吳民強.泵與風機節(jié)能技術問答(M].北京:中國電力已經(jīng)不需要進行變頻調(diào)速運行,所以這4個月份的出版社,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.汽輪機凝汽設備及運行管理[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] 齊復東,賈樹本,馬義偉.電站凝汽設備和冷卻系統(tǒng)[M].北京:水利電力出版社,1990.4結論[4] 楊旭中.關于發(fā)電廠冷端優(yōu)化的幾點意見[J].電力建設,1997,(4):19-21.a.在循環(huán)水系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術,能夠根據(jù).[5] 任昱,白愷.發(fā)電廠采用高壓變頻調(diào)速需要注意的幾個問題(J].電力行業(yè)應用,2004.(4):96--99.不同的機組負荷和循環(huán)水溫度對循環(huán)水量連續(xù)調(diào)(編輯郝竹 筠)節(jié),使機組維持在最佳真空狀態(tài)下運行。(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,要使用梯子并有人扶持,不得攀登隔離開a.制定嚴格的進貨驗收制度,必要時對支柱絕關瓷柱。緣子逐個試驗項目抽樣檢測。3.4 適時更換支柱絕緣子b.采用超聲波無損探傷儀對支柱絕緣子無損.現(xiàn)場做高壓隔離開關支柱絕緣子超聲波無損探檢測,當測試出有裂紋時應立即更換;測試合格的支傷時發(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,在與所有水泥結合面處涂絕緣子專用的開關1~2年,這樣高壓隔離開關在未到達使用壽命防護膠。期限時,支柱絕緣子就已經(jīng)到使用期限了,而文中斷c.更換支柱絕緣子時應選擇高強瓷,且采用粘裂的支柱絕緣子,使用的時間為7年。因此,對運行砂_中國煤化工、清晰的廠家代號、時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瓷標記。.開關,要全面更換為已經(jīng)檢測合格的高強支柱絕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●