摘 要：隨著電力電子技術、自動控制技術、現代通信技術和高壓電氣技術的飛速發展，高壓變頻調速技術日趨成熟，在電力行業中的應用也得到很大的推廣。從本公司600MW機組凝結水泵高壓變頻器使用的情況來看，變頻裝置工作穩定，凝結水系統的運行更加合理和穩定，同時其節能效果很明顯，值得在各電廠和相關行業進一步推廣應用。
關鍵字：凝結水泵；高壓變頻；節能

The Application of HV Frequency Converter in the CondensatePump in a 600MW Generator Set

Abstract：With the rapid development of power electronic technology，automation， moderncommunication and high voltage technology， the HV frequency conversion technique isbecoming more and more mature，which o wns a wider application area in electrical industry．The HV converter is used for the condensate pump in our 600 MW generator set．UntiI now，the converter has been working in a stable condition．It makes the running of condensationsystem optimal and stable，and shows a remarkable effect on energy saving as wel1．So itsapplication in power generation and other relevant industry is very prospect．
Keywords：condensate pump；HV frequency iOnVerter：energy saving
　　隨著電力電子技術、自動控制技術、現代通信技術和高壓電氣技術的飛速發展，高壓變頻調速技術日趨成熟，已在電力行業中推廣應用。從吳涇第二發電公司600MW機組凝結水泵高壓變頻器使用的情況來看，變頻裝置工作穩定，凝結水系統的運行更加合理和穩定，同時其節能效果很明顯，值得在各電廠和相關行業進一步推廣應用。
1項目背景
　　我公司兩臺600MW機組均配置兩臺凝結水泵，電動機容量2000kW，電壓等級為6kV，一臺工作一臺備用。目前兩臺凝結水泵均為工頻運行，凝結水位的高低依靠出口調節閥的開度進行調節，存在以下問題：一是運行過程中調節響應慢，調節閥頻繁動作，易損壞，對可靠性有較大影響；二是機組低負荷時調節閥的節流損失很大，造成大量能源損耗，當負荷進一步降低，為了保證凝泵和凝汽器的安全運行，需要開啟凝結水再循環門。
　　降低發電成本，爭取電力市場，是我公司“求生存，促發展”的立足之本。要實現這一目標，降低廠用電率是其中的重要一環。凝結水泵是火電機組的重要輔助設備，電動機容量2000kW，是僅次于給水泵、吸風機和循環水泵的耗電設備。因此，凝結水泵的節能改造，有著重要意義。
　　近年來，隨著電力電子技術、自動控制技術、現代通信技術和高壓電氣技術的飛速發展，高壓變頻調速技術日趨成熟。而且國產高壓變頻器技術水平已能達到國際同類產品，售后服務也已經提高到相當水平。通過兄弟單位的實踐證明，在凝泵上加裝高壓變頻調速裝置，即使在機組滿負荷時，也有很大的節電效果。
　　基于上述情況，我公司提出了對兩臺機組凝結水泵加裝變頻裝置的設想。2005年8月，我公司相關部門完成了對凝結水泵節流調節和變頻調節的經濟性分析，確立了600MW 機組凝泵電機加裝變頻裝置的可行性。申能股份公司和上海電力股份有限公司批準了我公司提出的機組凝泵加裝變頻裝置節能技改項目。
2 技術改造方案
　　此次技術改造的關鍵技術之一是選擇合適的高壓變頻裝置，如此大容量的變頻器在電廠中是首次采用，其工作的穩定可靠性是首先需要關注的問題。根據我們的調研，發現多家廠的國產變頻裝置技術性能都滿足我廠技術改造項目的需求，于是2005年12月底，我們進行了招、投標工作。通過商務、技術等多方面的嚴格評標，發現上海發電設備成套設計研究院是一個具有雄厚的技術力量、經濟實力和相當的生產規模、良好發展前景的高新技術研究院。最終選定了上海發電設備成套設計研究院為中標單位，分別對兩臺機組的凝泵A加裝變頻裝置。該單位的高壓變頻器與其他廠家的變頻器相比主要有以下優點：
　　1）采用智能功率單元技術，能不停機在線更換故障功率單元。率先提出采用電壓自動平衡技術，具有多個單元自動冗余備用功能，在一個單元故障后，僅需退出該單元，無需將另外兩相相應單元退出；一個單元故障后仍能保持額定輸出能力。
　　2）功率單元的濾波電力電容設計壽命為20年的無極性電容，與設計壽命為3～5年的電解電容相比，不僅運行安全，而且可大幅節省后續的維護費用。
　　3）對輸入電壓的要求不高，電壓波動范圍在65％～1 15％內，變頻器仍可正常工作。
　　變頻控制有手動、自動兩種控制方式，可實現其無擾切換等功能。手動方式時，運行人員在操作員臺上直接升降凝泵A的轉速達到控制除氧器水位的目的。自動方式時，接收除氧器水位與設定點的控制指令信號控制凝泵轉速，此時調節閥保持全開，不需操作員干預。當定速凝結水泵運行時，調節閥參與除氧器水位控制。
　　此次技術改造的另一個關鍵技術是凝結水控制系統的優化改造，在保證系統穩定工作的前提下達到最大的節能效果。為了保證凝結水系統的正常合理運行，應合理地協調控制好除氧器的水位和凝結水管道的壓力。我們進行了全面的調研和分析，提出如下方案：變頻裝置控制除氧器的水位，凝結水管道的壓力低于設定值時，調節閥參與調節，保證系統壓力正常；凝泵B自動跟蹤不同負荷段除氧器水位對應的調節閥開度（工頻運行時），當凝泵A變頻器故障退出時，首先讓調節閥調整到一定的開度，再聯動凝泵B，使系統的擾動降低。因此在DCS中我們對凝結水系統的控制邏輯進行了優化設計，保證變頻裝置安裝后系統能安全可靠地運行，所有邏輯和參數的設定經過了大量試驗來驗證（試驗委托華東電力試驗研究院）。
3 凝結水泵變頻改造效果
　　工程分兩期進行，機2凝泵A加裝變頻裝置自2006年5月22日開工，5月31日完工，歷時10天；機1凝泵A加裝變頻裝置自2007年4月2日開工，4月15日結束。從工程竣工后的運行情況看，兩臺機組凝泵A加裝變頻裝置是十分成功的，變頻裝置工作穩定，節能效果非常明顯，完全達到我們預期目的。下面以機2凝泵A為例說明其節能效果。機2凝泵A加裝變頻裝置在2006年5月完成，經過一年運行，節能情況分析如下：
1）節電效果
　　凝泵通過變頻調節后，除氧器水位自動控制系統調節品質良好，從而保證了凝泵運行的經濟性，達到了顯著的節能效果。凝泵定速和調速兩種不同運行方式的運行數據見表1（電壓取6300V，功率因素：定速時取0．85、調速時取O．95）。

　　從表1看出：調速方式運行時，凝泵用電量明顯減少，滿負荷600MW時，每小時節電312kWh，而在低負荷240MW時，節電效果更加顯著，每小時節電458kWh。從對歷年來機組負荷統計看。我廠機組低負荷率越來越高，因此凝泵安裝變頻器節能效果會越來越明顯。
　　以2006年2#機組負荷率作為參考，考慮到2#機組的小修和可能發生的非計劃停機消缺，2#機組年運行時間為330天。即7920小時，可算出2007年2#機組凝泵變頻調節的節能效果（見表2）（上網電價為：0．3546元／kWh）。

　　從表2看出，2#機組凝泵變頻節電效益一年可達112萬元，節能效果相當可觀。整個工程改造結束后，一年的節能效果可達到224萬元。預計整個工程投入一年半即可收回投資。
2）綜合效益
　　（1）凝結水泵變頻改造后，功率因數得以提高，可省去功率因數補償裝置，變頻調速可以在很寬的轉速范圍內保持高功率因數運行；
　　（2）可實現軟啟動，啟動電流大大減少，避免了因大啟動電流造成的絕緣老化及由于大電動力矩造成的機械沖擊對電機壽命的影響，減少電機的維護工作量，節約檢修維護費用；
　　（3）凝泵A改為變頻方式運行后，電動機線圈的溫度下降了4～5℃ 。在一定程度上延長了電機的使用壽命；
　　（4）采用變頻調速，減少了凝結水系統節流和再循環分流，母管壓力從2l5MPa下降到1-7MPa左右，提高泵組效率，轉速降低使環境噪音影響得到大大改善，而且控制性能也得到改善；
　　（5）變頻改造后調節閥的調整頻率降低，閥門可靠性和壽命得到保證。
4 結語
　　本工程的關鍵在于變頻器的選型，應選用技術先進的成熟產品，我們在選購前做了大量細致的前期調研工作，保證使用技術先進、質量可靠的產品。
　　實踐表明，變頻改造后的凝結水系統控制性能良好，除氧器水位調節穩定可靠。節能效果顯著，減少了凝結水系統的維護工作量。凝泵加裝變頻裝置是一種投入產出比較高的技術改進措施，值得在火電廠中大力推廣應用。