變頻器在瑞平煤電2×150MW機組給水泵上的應用
加入技術交流群
三、可行性分析
3.1存在的問題
瑞平電廠在采用液力偶合器調速時，雖然能滿足鍋爐供水調節的功能，但是發現存在以下問題：
（1）給水泵采用液偶傳動調速運行，傳動損失大、系統效率低，造成大量能源浪費。
（2）調速范圍有限為50～95%，轉速不穩定，高速段減小了設備的出力能力，低速段影響節能效益的發揮；
（3）調速精度低，線性度差，響應慢，不大適應自動控制要求；
（4）液偶調速器采用高壓傳動油工作，在機械能傳遞過程中產生大量熱量損失。
（5）電機雖然可以不帶載啟動，但仍然有5倍左右的沖擊電流，影響電網穩定；
（6）由于存在較為復雜的油系統，液偶維護量較大，單臺4000KW的液力偶合器平均每年的維護費用就近20W，嚴重浪費人力及影響生產。同時由于液力偶合器啟動時仍具有的較大沖擊電流，會對電廠的系統穩定造成影響，瑞平電廠技術人員尋找適合的替代方案，經多方對比發現，利用高壓變頻器替換目前給水泵液偶調速控制，具有完美的解決方案。同液偶調速方案相對比，高壓變頻器調速系統具有以下優勢：
（7）調速范圍寬0-140%，調速精度高，響應速度快
（8）效率高（大于96%），且在20%負荷以上時均穩定在96%
（9）可實現真正的軟啟動，對電動機和電網無沖擊，可降低給水泵及電動機的故障率，減少維修費用
（10）輸入功率因數高可達0.95以上，只吸收很少的無功
（11）易維護；改造、調試周期短；故障時可切換工頻運轉，適用于不允許停機的場合。
3.2 具有的優勢
在確定采用高壓變頻器進行改造后，瑞平電廠開始對國內高壓變頻器主要生產廠家進行考察和篩選，利德華福公司的高壓變頻調速系統，對比其它產品具有如下優勢：
（1）采用單元串聯多電平拓撲結構，輸入輸出諧波含量小，功率因數高，結構可靠。
（2）應用無速度傳感器的矢量控制技術，控制精度高，響應速度快。
（3）產品應用近10000套為國內最多，充分經過市場檢驗，產品成熟可靠，故障率低。
（4）電廠應用業績最多，在3000套以上，熟悉電廠工藝工況，對實施方案的設計有豐富經驗，保證系統的可靠性。并且在給水泵的改造上有成功經驗，例如300MW機組的大唐耒陽電廠、包頭東華熱電用戶曾經前去考察。
（5）6kV/4000kW產品額定電流將達到450A以上，將遇到很多設計難點，而利德華福公司有豐富的大功率變頻器的設計經驗，已投運的設備最大達18000KW，5000KW功率以上的投運設備有100余套。
（6）依托于全球500強企業、電氣巨頭施耐德公司的先進的管理理念和質量控制體系，產品的質量及可靠性大幅提升；利用集團優勢，柜內主要低壓元器件均采用施耐德產品。
給水泵作為鍋爐最為關鍵的負載，其可靠運行肯定是第一位的，所以產品的可靠性也是改造時首要考慮的對象。經過多方對比和綜合考慮，瑞平電廠最終選定北京利德華福電氣技術有限公司的HARSVERT-VA06/490產品對4臺給水泵進行改造。
四、實施方案
以下兩種方案均為可行的給水泵改造方案:
方案一：將液力偶合器保留不變，勺管開度至最大輸出，只承載傳動和增速作用。變頻器通過電氣特性控制電動機轉速實現給水泵的流量調節。由于沒有拆除液力偶合器，對液力偶合器的維護同樣存在；同時由于液力偶合器本身的效率問題，仍存在一定的節能率下降。
方案二：拆除液力偶合器，更換為增速齒輪箱實現剛性傳遞聯接；解決系統機械力矩傳遞中的效率損失問題。此種方法前期施工周期較長，同時投入相對會增加。但系統效率提高，很快就能收回增加的投資。
結合現場情況，我公司初步設計的方案為拆除液力偶合器，在電機和水泵之間增加增速齒輪箱，這樣可減少液偶的中間損失，使給泵系統效率最高。但由于工期及增速齒輪箱廠家供貨周期的問題，最終用戶保留了三臺液力偶合器，在變頻器控制運行時，液力偶合器勺管開度至100%輸出，據現場反饋，在同等負荷下，沒有拆除液偶的給水泵電流比拆除液偶的要大將近10A，所以瑞平電廠仍計劃在檢修時將剩余液偶拆除。
圖4：保留液偶畫面
圖5：拆除液偶增加齒輪箱畫面
圖6：現場齒輪箱圖片
評論