摘要：本文詳細(xì)闡述了變頻調(diào)速技術(shù)在某電廠3號機(jī)組6kV循環(huán)水泵電動機(jī)上的應(yīng)用、有關(guān)操作規(guī)定、常見故障的處理和節(jié)能分析。
　　關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)：火力發(fā)電廠：應(yīng)用：節(jié)能
　　隨著煤炭價格的人幅度上揚，導(dǎo)致火力發(fā)電廠的發(fā)電成本急劇增加，如何降低火力發(fā)電廠的發(fā)電成木，已成為火電廠迫切需要解決的問題。長期以來，火電廠汽輪機(jī)循環(huán)水泵按定速方式運行，在機(jī)組低負(fù)荷或在冬季，由于循環(huán)水泵按定速方式運行，出力不可調(diào)，汽輪機(jī)凝汽器真空偏高，造成很大的浪費。采用變頻調(diào)速技術(shù)，可以根據(jù)機(jī)組在不同負(fù)荷和季節(jié)改變循環(huán)水泵電機(jī)的出力，使汽輪機(jī)凝汽器保持在最佳真空下運行，節(jié)約了廠用電，降低了發(fā)電成本。
　　1變頻調(diào)速的節(jié)能原理
　　通過變頻轉(zhuǎn)置，將電網(wǎng)工頻高壓交流電，經(jīng)過交流_直流_交流的變換，直接輸出變頻電源給發(fā)電廠輔助設(shè)備的電動機(jī)，進(jìn)行均勻、平滑的無級調(diào)速，即直接改變頻率以達(dá)到調(diào)速和節(jié)能效果。水泵屬于平方根轉(zhuǎn)矩的電動設(shè)備，其轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速、頻率的關(guān)系為：
　　M∝n2∝f2
　　式中：M―設(shè)備轉(zhuǎn)矩；
　　n―電動機(jī)轉(zhuǎn)速；
　　f—定子頻率。
　　電動設(shè)備的轉(zhuǎn)矩的平方根與電動機(jī)的定子頻率成正比關(guān)系，而變頻轉(zhuǎn)置提供給電動機(jī)的電壓與頻率的平方成正比關(guān)系，故通過降低頻率，可大幅度地減少功率損耗，節(jié)約電能。
　　2變頻技術(shù)在某電廠3號汽輪機(jī)循環(huán)水泵上的應(yīng)用
　　該電廠3號機(jī)組裝機(jī)容量135MW，汽輪機(jī)是上海汽輪機(jī)廠制造的N125-13.24/535/535型超高壓、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、沖動凝汽式。配備兩臺型號為YD710-12/14循環(huán)水泵。機(jī)組正常運行時一臺循環(huán)水泵運行，另一臺為備用，當(dāng)運行泵故障跳閘時，備用泵自動投入運行，保證汽機(jī)正常運行。汽輪機(jī)循環(huán)水泵按定速方式運行，在機(jī)組低負(fù)荷或在冬季，由于循環(huán)水泵按定速方式運行，出力不可調(diào)，汽輪機(jī)凝汽器真空偏高，造成很大的浪費。因此，電廠對兩臺循環(huán)水泵進(jìn)行變頻改造。采用北京利德華福廠家生產(chǎn)的變頻調(diào)速系統(tǒng)，型號為：HARSVERT-A06/165，兩臺循環(huán)水泵共用一臺變頻器（但任何時候兩臺不能同時處于變頻狀態(tài)），即一臺循環(huán)水泵在變頻狀態(tài)，另一臺只能在工頻狀態(tài)。簡稱“手動旁路一拖二”．
　　2.1刀閘名稱說明及其閉鎖功能
　　(1)QSI是＃3A循環(huán)水泵變頻器電源進(jìn)線刀閘。
　　(2)QSZ是＃3A循環(huán)水泵變頻器電源出線刀閘。
　　(3)QS3是＃3A循環(huán)水泵旁路電源進(jìn)線刀閘。
　　(4)QS4是＃3B循環(huán)水泵變頻器電源進(jìn)線刀閘。
　　(5)QSS是＃3B循環(huán)水泵變頻器電源出線刀閘。
　　(6)QS6是＃3B循環(huán)水泵旁路電源進(jìn)線刀閘。
　　(7)QSZ、QS3不能同時合上，有機(jī)械鎖，相互閉鎖。
　　(8)QS5、QS6不能同時合上，有機(jī)械鎖，相互閉鎖。
　　(9)QS1、QS4不能同時合上，有電磁鎖，相互閉鎖。
　　(l0)QS2、QS5不能同時合上，有電磁鎖，相互閉鎖。
　　(ll)#3A循環(huán)水泵6kV開關(guān)在合閘位置時，電磁閉鎖QS1、QS2、QS3刀閘。
　　(12)#3B循環(huán)水泵6kV開關(guān)在合閘位置時，電磁閉鎖QS4、QS5•QS6刀閘。
　　注：由于刀閘有電磁鎖和機(jī)械閉鎖裝置，發(fā)生刀閘無法操作時，必須詳細(xì)查找原因，不能野蠻操作，以免發(fā)生誤操作或造成設(shè)備損壞。
　　2.2狀態(tài)說明
　　(l)#3A循環(huán)水泵變頻備用是指＃3A循環(huán)水泵6kV開關(guān)在工作位置且處于分閘狀態(tài)，QS1、QS2均在合閘位置，QS3在分閘位置。(2)#3A循環(huán)水泵變頻運行是指＃3A循環(huán)水泵6kV開關(guān)在工作位置且處于合閘狀態(tài)，QSl，QS2均在合閘位置，QS3在分閘位置。
　　(3)#3A循環(huán)水泵工頻備用是指＃3A循環(huán)水泵6kV開關(guān)在工作位置且處于分閘狀態(tài)，QS1、QS2均在分閘位置，QS3在合閘位置。
　　(4)#3A循環(huán)水泵工頻運行是指＃3A循環(huán)水泵6kV開關(guān)在工作位置且處于合閘狀態(tài)，QS1、QS2均在分閘位置，QS3在合閘位置。
　�。�5）#3B循環(huán)水泵變頻備用是指＃3B循環(huán)水泵6kV開關(guān)在工作位置且處于分閘狀態(tài)，QS4、QS5均在合閘位置，QS6在分閘位置。
　　(6)#3B循環(huán)水泵變頻運行是指＃3B循環(huán)水泵6kV開關(guān)在工作位置且處于合閘狀態(tài)，QS4、QS5均在合閘位置，QS6在分閘位置。
　　(7)#3B循環(huán)水泵工頻備用是指＃3B循環(huán)水泵6kV開關(guān)在工作位置且處于分閘狀態(tài)，QS4、QS5均在分閘位置，QS6在合閘位置。
　　(8)#3B循環(huán)水泵工頻運行是指＃3A循環(huán)水泵6kV開關(guān)在工作位置且處于合閘狀態(tài)，QS4、QS5均在分閘位置，QS6在合閘位置。
　　(9）任何時候，#3A循環(huán)水泵和＃3B循環(huán)水泵不能同時處于變頻狀態(tài)。
　　(10）變頻器器設(shè)定循環(huán)水泵在低速檔的狀態(tài)下，不能投入變頻運行，只有在高速檔的狀態(tài)，變頻器才能投入。
　　3變頻裝置保護(hù)功能
　　變頻裝置除具備完善的系統(tǒng)保護(hù)功能和自診斷功能，除變頻器系統(tǒng)木身的保護(hù)功能外，還具備完善的電機(jī)保護(hù)功能，有關(guān)電機(jī)保護(hù)功能集成于變頻器控制器中。通過檢測回路檢測變頻器輸出電壓、電流，控制器根據(jù)檢測信號及軟件設(shè)定值對電機(jī)進(jìn)行包括電機(jī)過熱保護(hù)，定時限過負(fù)荷保護(hù)，接地保護(hù)，過壓保護(hù)，過流保護(hù)，缺相保護(hù)，短路保護(hù)、光纖通訊故障、欠壓保護(hù)。
　　4變頻器常見故障的處理
　　本變頻調(diào)速系統(tǒng)具有高度的智能化水平和完善的故障檢測電路，并能對所有故障提供精確的定位，在工控機(jī)界面上標(biāo)準(zhǔn)操作面板界面作出明確的指示。用戶可以根據(jù)顯示的故障信息，分別采取相應(yīng)的處理措施。
　　4.1單元過電壓
　　請檢查輸入的高壓電源正向波動是否超過允許值；如果是減速時過電壓，請適當(dāng)加大變頻調(diào)速系統(tǒng)的減速時間設(shè)定值。變頻調(diào)速系統(tǒng)輸入電壓正向波動值最大為＋5%，和用戶有另行約定的情況外.
　　4.2單元欠電
　　請檢查輸入的高壓電源負(fù)向波動是否超過允許值，高壓開關(guān)是否掉閘，整流變壓器副邊是否短路，接線螺栓是否緊固。檢查功率單元三相進(jìn)線是否松動，功率單元三相進(jìn)線熔斷器是否完好。變頻調(diào)速系統(tǒng)輸入電壓負(fù)向波動值最大為－10%，和用戶有另行約定的情況除外。
　　4.3單元過電流
　　請檢查功率單元輸出UV端子是否短路，電機(jī)絕緣是否完好，裝置是否過載運行，負(fù)載是否存在機(jī)械故障。如果是啟動時過電流，請適當(dāng)增大變頻調(diào)速系統(tǒng)的加速時間設(shè)定值。
　　4.4單元過熱
　　請檢查環(huán)境溫度是否超過允許值，單元柜風(fēng)機(jī)是否正常工作，進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口是否暢通，裝置是否長時間過載運行。最后檢查功率單元溫度繼電器是否正常。變頻調(diào)速系統(tǒng)在塵土較大環(huán)境中運行時，請經(jīng)常清理柜門防塵罩灰塵。如果環(huán)境溫度超過允許值，用戶最好配置空調(diào)和通風(fēng)設(shè)備。
　　4.5單元缺相
　　請檢查輸入的高壓開關(guān)是否掉閘，整流變壓器副邊是否短路，接線螺栓是否緊固，檢查功率單元三相進(jìn)線是否松動，功率單元三相進(jìn)線熔斷器是否完好。
　　4.6單元光纖通訊故障
　　請檢查功率單元控制電源是否正常（正常時，L1綠色指示燈發(fā)光），功率單元以及控制器的光纖連接頭是否脫落，光纖是否折斷。
　　4.7控制器不就緒
　　控制器自檢不能通過時報告該故障，可重新設(shè)定變頻調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)，再次復(fù)位系統(tǒng)嘗試；如果仍不能排除，檢查電路板之間的連接是否可靠，或更換單片機(jī)控制板。
　　4.8旁路運行報警
　　個別功率單元出現(xiàn)故障時，本系統(tǒng)可以將其用繼電器短路而旁路，在不停機(jī)情況下使變頻調(diào)速系統(tǒng)降額運行，這種情況下系統(tǒng)提供旁路運行報警。系統(tǒng)旁路運行后，用戶不能使用變頻調(diào)速系統(tǒng)長期滿額運行。
　　4.9柜門連鎖報警
　　變壓器柜、單元柜或者控制柜的柜門開啟時報告該故障。請檢查柜門是否嚴(yán)密關(guān)閉，行程開關(guān)是否完好，配線是否脫落。
　　4.10單元柜風(fēng)機(jī)故障
　　表示單元柜的冷卻風(fēng)機(jī)有故障，請檢查風(fēng)機(jī)的電源及開關(guān)、啟動電容、風(fēng)量繼電器及風(fēng)管等附件。
　　4.11變壓器輕度過熱
　　整流變壓器輕度過熱節(jié)點閉合。請檢查變壓器副邊接線絕緣是否完好，是否短路，裝置是否過載運行，環(huán)境溫度是否過高，變壓器的冷卻風(fēng)機(jī)是否正常，風(fēng)路是否通暢，溫度控制器功能是否完好，溫度控制器過熱報警參數(shù)是否設(shè)定合理，參數(shù)是否被非法復(fù)位或修改。系統(tǒng)缺省設(shè)定的變壓器過熱保護(hù)溫度為120℃。
　　4.12現(xiàn)場報警輸入有效
　　為現(xiàn)場預(yù)留的報警輸入節(jié)點閉合。如果用戶在該節(jié)點上接有外來的報警信號，請檢查該信號及相應(yīng)的報警設(shè)備。
　　4.13現(xiàn)場跳閘輸入有效
　　為現(xiàn)場預(yù)留的跳閘輸入節(jié)點閉合。如果用戶在該節(jié)點上接有跳閘保護(hù)信號，請檢查該信號及相應(yīng)的故障設(shè)備。
　　4.14UPS輸入掉電報警
　　UPS輸入掉電，一般情況下意味著給系統(tǒng)提供的控制電源發(fā)生故障，系統(tǒng)在UPS的電池供電下繼續(xù)運行。必須盡快查明控制電源掉電原因，恢復(fù)供電。
　　5節(jié)能分析
　　通過組織某電廠＃3機(jī)組在不同的環(huán)境溫度下進(jìn)行相關(guān)試驗和數(shù)據(jù)收集對比來確定循環(huán)水泵變頻后在不同環(huán)境溫度下凝汽器的最經(jīng)濟(jì)頻率和最經(jīng)濟(jì)真空。試驗條件試驗期間維持＃3爐燃燒穩(wěn)定，風(fēng)量維持穩(wěn)定，機(jī)組調(diào)門開度保持不變。
　　5.1計算方法
　　根據(jù)目前國內(nèi)通用的經(jīng)驗公式計算135MW機(jī)組，真空每變化1kPa，機(jī)組供電煤耗將變化2~3g/kw•h。以該廠機(jī)組負(fù)荷125MW，當(dāng)其它條件不變時，可計算出真空每變化1kPa時，機(jī)組的煤耗變化（供電煤耗變化2.5g/kw•h為參考數(shù)據(jù)）:
　　25g/kw•hxl25000kW=312500g=0.3125t
　　按照每噸煤700元計算：我廠機(jī)組在其他條件不變化時真空每變化1kPa，供電成本變化：
　　0.3125t×700元／t=218.75元
　　按照每度電0.55元計算：每小時成本218.75元折算到循環(huán)水泵功率為：
　　P=218.75/0.55=39800g/kw•h
　　變頻一次電流變化當(dāng)量為（功率因素按0.9計算）:
　　I=p/(1.732×6.4×0.9）≈39.8A
　　若提高1kPa真空，循環(huán)水泵變頻一次電流增加為39.8A時，經(jīng)濟(jì)性持平；若變頻一次電流增加小于39.8A電流時，存在經(jīng)濟(jì)性：若變頻一次電流增加大于39.8A電流時，則出現(xiàn)不經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)象。
　　5.3試驗方法
　　在凝汽器循環(huán)水進(jìn)水溫度在14℃機(jī)組負(fù)荷120Mw時調(diào)整循環(huán)水泵頻率到30Hz運行，穩(wěn)定30min后，開始根據(jù)試驗表格記錄數(shù)據(jù)，然后每10min記錄次共記錄三次數(shù)據(jù)。調(diào)整循環(huán)水泵頻率，控制＃3機(jī)循環(huán)水泵電流升高4A，穩(wěn)定30min后，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，然后每10min記錄一次共記錄三次數(shù)據(jù)。一直試驗到循環(huán)水泵頻率50Hz，停止試驗。
　　根據(jù)以上方法分別進(jìn)行凝汽器循環(huán)水進(jìn)水溫度在14、16、18、20、22℃下機(jī)組負(fù)荷分別為80MW、90MW、100MW、110MW、120MW的試驗并收集相關(guān)數(shù)據(jù)。
　　5.4#3機(jī)試驗結(jié)果
　　循環(huán)水泵最經(jīng)濟(jì)的頻率和經(jīng)濟(jì)真空：
　　80MW負(fù)荷：
　　
　　90MW負(fù)荷：
　　
　　100MW負(fù)荷：
　　
　　110MW負(fù)荷：
　　
　　120MW負(fù)荷：
　　
　　6結(jié)束語
　　該電廠＃3機(jī)組循環(huán)水泵改為變頻調(diào)速控制后，機(jī)組在不同負(fù)荷下按照上表循環(huán)水泵的最經(jīng)濟(jì)的頻率和經(jīng)濟(jì)真空調(diào)整，取得了較明顯的經(jīng)濟(jì)效益，可見變頻調(diào)速技術(shù)在節(jié)能降耗方面具有很大的優(yōu)勢，值得推廣應(yīng)用。