給水泵變頻改造關鍵技術分析

本次改造擬安裝變頻器自帶軟啟動裝置，軟啟動功能可以實現電流從零至電機額定電流，減少了啟動電流對電網的沖擊，進而起到節約電能，延長設備使用壽命的作用。變頻器還可以通過提高功率因數，減少無功損耗。

　　1.技術應用原理

　　高壓變頻調速系統是由多個功率模塊串聯而成，通過將多個低壓功率模塊的輸出疊加得到高壓輸出。該系統具有：（1）輸入波形接近正弦波，對電網諧波污染小，無需考慮諧波抑制。（2）輸入功率因數高，在20%～100%的負載范圍內，功率因數≥0.96，無需功率因數補償裝置。（3）提供正弦波輸出波形，不需輸出濾波器，對電機應無特殊要求。

　　2.應用方案內容

　　本次變頻應用將dcs通過液力耦合器來控制流量，通過變頻改造后為DCS通過控制變頻器調節電機轉速來調節流量。變頻系統采用一臺變頻器帶一臺給水泵電機，即“一拖一”的模式，變頻器根據DCS指令調節流量。變頻系統設置自動旁路裝置，變頻器故障時，變頻系統給出自動旁路允許信號，由DCS給出自動旁路命令。

　　3.控制流程

　　變頻調速系統通過DCS對變頻器進行啟動、停機、調速等控制，并可在DCS上顯示變頻器的運行數據和當前狀態，實時監控系統運行。為了保證鍋爐給水系統的可靠性，變頻器裝置具有工頻自動旁路裝置，當變頻器發生故障時，在保證鍋爐的供水要求，提高了整個系統的安全穩定性前提下，通過DCS自動聯啟備用給水泵下運行。

　　操作方面有遠程控制和本地控制兩種控制的方式。調節采用原調節方式進行。這兩種控制方式可提高系統的安全性能。DCS做好閉環控制，DCS根據機組的負荷情況，按設定程序檢測母管壓力情況，運算后給變頻器一個合適的頻率值，從而實現對鍋爐給水泵電機轉速的自動控制，保證母管壓力的穩定。當母管壓力低于設定值時，便將備用的給水泵自動投入運行。

　　4.變頻器通風散熱

　　在正常的運行過程中變頻器中的電力電子功率器件會發熱，而這些熱量都散失在柜體內，由于電力電子功率器件正常工作時的殼體溫度不能超過85℃。溫度過高，變頻器就會過熱保護，自動跳閘。為了保證高壓變頻設備處于正常、穩定的工作狀態下，柜體內部溫度需在65℃以下，變頻器室需配備獨立的冷卻系統。

　　根據實際情況，采用水冷空調。可利用電廠現有中央空調冷卻水，作為冷卻媒介，加空水冷裝置實現水冷冷卻。水冷空調是以冷卻水為冷源，以冷媒制取冷量的中央空調機組。在結構上將壓縮機、蒸發器、冷凝器、節流部件等集中為一體對外直接輸出冷氣。變頻器空水冷系統電控部分通過變頻器電控柜盤面進行操作或應急處理。

　　5.節能效果計算分析

　　根裾全年機組平均發電量、負荷率、運行小時數、轉速比、給水泵電動機電流，進行節能效果的計算。機組不同負荷工況下主要運行參數如表1所示。

　　（1）改造前工頻功率計算公式：

　　其中，U為電機電壓；I為電機電流；P1為單一負荷下工頻運行功率；cosΦ為單一負荷下運行功率因數，小于額定功率因數；η為電機效率，一般為0.95。

　　改造前功率由公式計算得：10萬負荷下變頻改造前：2303kW；12萬負荷下變頻改造前：2464kW；13萬負荷下變頻改造前：2544kW；15萬負荷下變頻改造前：2846kW。

　　（2）改造后功率計算公式：

　　其中：P2為改造后單一負荷下的變頻運行功率；Q為單一負荷的運行流量；H為單一負荷的壓力；η2為水泵效率，改造后取效率最高值，一般為0.76～0.86，此處取0.86；η3為變頻裝置效率，一般為0.90～0.97，此處取0.95；η1為液耦裝置效率，一般為0.97；ρ為流體密度（最低母管壓力限制取值為14.71MPa）。

　　變頻改造后，10萬負荷下：1814kW；12萬負荷下：1869kW；13萬負荷下：2107kW；15萬負荷下：2369kW。

　　（3）改造前后的節電率如下。

　　10萬負荷下：21.2%；12萬負荷下：24.1%；13萬負荷下：17.1%；15萬負荷下：16.7%；加裝變頻系統后，節電效果明顯，電機噪聲明顯減小，實現了電機軟啟動。同時，在故障跳閘情況下，備用泵能夠快速啟動，保證所帶負荷可靠運行，能保證機組安全運行。