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澳门新京浦官网app:600MW空冷机组电动给水泵改变频运行方案选择及节能浅析



关键词:

高压变频器

电动给水泵

液力耦合器

节能

择要:跟着近几年我国和举世经济、能源和环保形势的澳门新京浦官网app成长,火力发电企业今朝面临的形势也呈现了一些新的变更。内蒙古大年夜板发电有限责任公司积极相应国家政策,对电厂600MW亚临界空冷燃煤汽轮发电机组的电动给水泵实施变频节能改造.

1. 大年夜板电厂给水泵改造的背景和需要

1.1改造背景

大年夜板电厂采纳电动给水泵,没有安装汽动给水泵,是以在机组调峰和低负荷状态下造成很大年夜的电能挥霍,不相符国家能源成长偏向和环保要求。对电动给水泵进行节能改造势在必行。跟着近几年我国和举世经济、能源和环保形势的成长,火力发电企业今朝面临的形势也呈现了一些新的变更。

(1)国家能源布局调剂深入推进,火电布局调剂面临新压力。

(2)节能标准日益前进,对火电节能降耗事情提出更高要求。

(3)大年夜功率电念头节能技巧。

1.2改造的需要性

液力耦合调速电动给水泵,是发电厂临盆历程的主要辅机之一。燃煤火力发电机组锅炉全设置设置设备摆设摆设的液力耦合器调速电动给水泵,耗电量约占单元机组发电量的2.5%~4%阁下(因纯凝、供热、空冷、压力等身分而不合),是机组辅机中最大年夜的耗电设备,尤其是空冷机组,厂用电率高达10%阁下。

与传统的安装在管道上的调节阀比拟,液力耦合用具有30%阁下的节能效果。但耦合器调速历程泵轮和涡轮有滑差存在,输出端转速由高到低,滑差由小到大年夜,滑差本色上是一种摩擦的体现形式,摩擦就会生热,这个热量不会去做功的,是纯挚的损耗。电动给水泵消费的电功率除了正常所需外,液力耦合器滑差调节孕育发生的热淹灭掉了部分功率,直接影响到全厂的供电煤耗、发电资源等指标。

2.项目简介

内蒙古大年夜板发电有限责任公司(以下简称:大年夜板电厂)位于赤峰市巴林右旗大年夜板镇。一期工程安装两台600MW亚临界空冷燃煤汽轮发电机组。两台机组于2013年经由过程168小时试运行,同年9月投入商业运行。两台机组经由过程板巴1号线和板巴2号线并入500kV东北电网。每台机组安装有3台满意机组35%容量电动给水泵组。所有电动给水泵组均部署在汽机房零米,每台机组的电动给水泵为纵向顺列部署。电动给水泵电念头、液力耦合器及给水泵与前置泵连体部署。电念头同轴驱动给水泵和前置泵,由液力耦合器调速实现给水泵的流量调节。正常运行时三台给水泵整个运行,无备用;机组负荷低于460MW时,两台给水泵运行,1台备用。给水泵组技巧规范如表1--表4所示:

表1给水泵技巧参数(临盆厂家:沈阳透平机器株式会社)

机能参数

单位

数据

型号

MDG365

流量

m3/h

724.66

扬程

m

2173

重量

kg

19000

轴功率

kW

5000

转速

r/min

4590

效率

%

84.3

表2液力耦合器(临盆厂家:德国福伊特公司)

项目

单位

数据

型号

GCH-104A-50H

输出功率(最大年夜)

kW

6900

电机转速

r/min

1490

齿轮升速比

3.52

泵轮转速

r/min

5240

滑差率

2.5

输入转速

r/min

1490

表3给水泵电念头(临盆厂家:湘潭电机厂)

项目

单位

数据

型号

YKS900-4

额定功率

kW

7000

额定电压

kV

10

额定电流

A

488

同步转速

r/mim

1490

频率

Hz

50

效率

%

0.96

功率因数

0.87

最大年夜转矩/额定转矩

(倍)

1.8

绝缘等级

F

重量

kg

31000

冷却要领

空-水冷

扭转偏向

顺时针

(从电机向给水泵看)

表2.4 前置泵(临盆厂家:沈阳透平机器株式会社)

机能参数

单位

额定值

型号

YNKn400/300J

流量

m3/h

724.66

扬程

m

80

轴功率

kW

195

转速

r/min

1490

效率

%

81

3改造规划

今朝对全设置设置设备摆设摆设液力耦合器调速电动给水泵进行节能改造的办理规划主要有:

(1)置换式——将原液力耦合器置换成增速齿轮箱,用变频器调节给水泵电念头输出转速。

(2)直驱式——将原液力耦合器泵轮和涡轮拆除,用联轴器将输入轴和输出轴连接起来;用变频器调节给水泵电念头输出转速。

(3)多功能液力耦合器——不改变液力耦合器,正常事情时,将液力耦合器的勺管调节到100%位置,再用变频器调节给水泵电念头输出转速。

(4) 高速直驱传动系统——将给水泵电念头替换成高速电念头,直接驱动给水泵高速运行;给前置泵增添一台电念头,拖动前置泵定速运行。

3.1 给水泵变频调速改造规划

在现有的35%容量电动给水泵组不做调剂的条件下,每台电动给水泵进行变频改造。跟着电力电子技巧的成长,近年来,高压变频器技巧已经成熟,主要优点有:

(1)速率节制范围宽, 1%~100%;

(2)调节精度,±0.5%;

(3)整机效率97%,功率因数不低于0.95;

(4)软启/软停,对厂用电系统冲击小。

前进给水调节品德被公觉得是一种节能、高效的交流调速要领,在工业领域内被广泛利用。用变频器替代液力耦合器节制锅炉给水泵大概是兼顾了投资和节电两个方面最相宜的改造措施。

变频调节给水泵转速与液偶间接调速不合,变频器经由过程改变给水泵电念头的供电频率直接调节给水泵的转速,始终让电念头具有较高的事情效率,同时,电念头的功率耗损也与给水泵的转速有了三次方的关联关系,假如再改变液力耦合器的事情要领或干脆采纳机器要领通报动力到给水泵,液力耦合器的热损耗也被打消了。

3.2液力耦合器改造规划

电厂原有给水泵设置设置设备摆设摆设,是主泵和前置泵由一台电念头同轴驱动。主泵和电念头之间设置设置设备摆设摆澳门新京浦官网app设有增速液力耦合器(详见图一)。根据工况必要,调节液力耦合器勺管开度,来节制液力耦合器输出转速,达到调节给水泵转速的目的。

图一

给水泵进行变频改造的关键是若何改造液力耦合器。以满意其输入(电念头)轴变速运行时,输出(主泵)轴能够按增速齿轮箱功能变速输出。其改造规划有:

规整洁:置换式——将液力耦合器替换成增速齿轮箱(详见图二);将前置泵轴调转1800,增添前置泵电念头自力驱动前置泵事情。

特征:改造资源价高;施工光阴长。

图二

规划二:直驱式——把液力耦合器改造成增速齿轮箱,拆除液力耦合器泵轮和涡轮及其相关部件,用联轴器将输入轴和输出轴连接起来。再将前置泵调转1800,增添前置泵电念头自力驱动前置泵事情(详见图三)。

特征:必要液力耦合器返厂改造。周期长,用度高,且属非标产品,运行稳定性很难包管。澳门新京浦官网app

图三

规划三:多功能液力耦合器——液力耦合器不做任何改造,只是在变频器节制给水泵电念头时,将液力耦合器的勺管强制到100%位置;增添外部补油泵,使液力耦合器输入转速较低的时刻,弥补润滑油和事情油压力(详见图四)。

特征:改造方便、改造资源低。液力耦合器的滑差未能改良,传动效率低,节能效果不抱负。

‍‍‍‍

图四

此种改造要领,液力耦合用具有两种功能,变频运行时,因为液力耦合器勺管在100%的位置,液力耦合器转速近似于1:1输出(只受制于液体滑差和传动效率);变频器故障时,规复液力耦合器原有功能,还原给水泵由液力耦合器调速的功能,使给水泵组工频运行。

规划四:高速电念头驱动——将原给水泵电念头更新为高速电念头。拆除液力耦合器;增添前置泵电念头自力驱动前置泵事情(详见图五)。

特征:改造资源高。机组传动效率高;施工简单;前置泵不用调转偏向;机组稳定性高;节能效果能达到最抱负效果。

图五

3.2.1液力耦合器改造规划对照

规划对照主如果三种液力耦合器改造规划年总收益的对照。假定机组进汽量相同,燃料量相同。

表3.11号机组给水泵三种液力耦合器改造规划投资综合对照

序号

单位

规整洁

规划二

规划三

发电设备使用小时数

h

4500

4500

4500

给水泵轴功率

kW

13148

13148

13148

电念头效率

%

96

96

96

液力耦合器改造后效率

%

98.5

98

96.5

变频器效率

%

97

97

97

电念头功率

kW

14334

14407

14632

年耗电量

kW h

57336000

57628000

58528000

差值

kW h

-1192000

-900000

基准

上网电价

元/ kW h

0.30

0.30

0.30

年运行收益

万元

+35.76

+27.0

基准

耦合器改造初投资

万元

600

340

120

+480

+220

基准

年总收益

万元

-45.84

-10.4

基准

注:因为齿轮箱的订货期等缘故原由,大年夜板电厂采纳规划三,即将液力耦合器改造成多功能液力耦合器。使液力耦合用具有两种功能,工频运行时的调速功能和变频运行时的增速齿轮箱输出功能。

3.2.2规划选择

综合各类规划,大年夜板电厂终极选择了一拖一不带旁路,将液力偶合器改造为增速齿轮箱,并将两台35%A、C水泵替换为50%水泵的规划。保留B给水泵,同时将前置泵增容,仍同轴驱动。

因为入口齿轮箱和给水泵、前置泵的订货周期长,一号机停机大年夜修光阴短,定期完玉成部改造已无可能。是以,大年夜板电厂经由过程专题会议钻研抉择,将一个条约分成“变频改”造和“增容改造”两个部分。2017年1号机大年夜修时代,只施工给水泵“变频改”造部分。

这次浅谈只针对变频改造。

3.3电控部分改造规划

(1)厂用电接线

‍大年夜板电厂以500kV一级电压接入系统, 500kV出线2回,至赤峰500kV变电所。500kV厂内配电装配采纳一台半断路器接线,一期扶植2个完备串和1个半串(2台断路器)。发电机采纳发电机-变压器组单元接线要领,发电机出口不设置断路器。

每台机组设2台三绕组高压厂用事情变压器,由发电机出口引接;每台机组设置2段10kV高压厂用事情母线段和2段6kV高压厂用事情母线段。并设2段6kV公用母线段。两台机组设2台三绕组高压厂用起动/备用变压器,其电源引接厂内500kV配电装配。

厂用电系统采纳10kV、 6kV和0.38/0.22kV三级电压。单元机组低压厂用变压器和容量大年夜于即是2000kW的电念头负荷由10kV 供电;另外的低压厂用变压器和容量大年夜于即是200kW的电念头负荷由6kV 供电;容量小于200kW的电念头、照明和检修等低电压负荷由0.38kV或0.38/0.22kV供电。

(2)电动给水泵设置及接线

大年夜板电厂为直接空冷机组,每台机组设有3台6900kW的电动给水泵,额定负荷时3台水泵运行,无备用,负荷低于460MW时2台运行1台备用。电动给水泵分手从本机组的两台高厂变的10kV分支引接。

(3)电动给水泵变频改造接线

斟酌到每台机组3台电动给水泵经久继续运行,是以本次改造仅将3台事情给水泵增添变频器拖动,每台电动给水泵设置设置设备摆设摆设一台变频器,采纳一拖一带旁路的接线规划。改造后,电动给水泵接线位置不变,必要将原有10kV开关柜内接线进行改动。

一次接线如图六:

图六

3.4冷却水系统

因为变频器系统内部配备了板式换热器与外部冷却水进行热互换,为避免堵塞,设备冷却水拟在汽机房内开式冷却水过滤器后引接,1号机组新建一根D273×6钢制供水管道,送至新建于A排前空冷平台下方的变频器设备间,出水采纳D273×6钢管直埋接至现有辅机冷却水系统回水管或轮回水吸水前池。

3.5变频器选择

经招标法度榜样,大年夜板电厂选择了北京合康新能科技株式会社独家代理的意大年夜利安萨尔多变频器,变频器额定参数如下:

名称

型号

电压等级(kV)

额定电流(A)

散热要领

变频器

SVTH15K6W60 30P

10/6

1500

纯水冷

变频器特征:

1、变频器供给了对电机的所有保护功能,具有反映对称和各类纰谬称故障以及电压非常等的保护功能。

2、电念头变频调速是使用变频装配作为变频电源,经由过程改变异步电念头定子的供电电源频率f,使同步转速n1变更,从而改变异步电念头转速n,实现调速的目的。其特征是:

(1)速率节制范围宽可在1%-100%之间进行调节。

(2)调节精度可达到±0.2%(100%速率时)。

(3)整机效率97%,功率因数0.95以上。

(4)具有工业收集及通讯接口,便于实现闭环自动节制。且澳门新京浦官网app保护功能完善。

(5)应用寿命长,故障率低,掩护量小。

(6)节电率高,与液力耦合器对照节电率可达20%以上。

(7)没有液力耦合器高转速丢转征象。

(8)软启动软竣事,可延长电机应用寿命。

4. 运行节能阐发

大年夜板电厂2017年10月18日16时,1号机组并网运行,给水泵带变频运行;2号机组给水泵工频运行。因增速齿轮箱设备没有到货,本次一号机组给水泵仅变频运行,液力偶合器置效率最大年夜位置,等效为增速齿轮箱。下面对两个月来一号机组和二号机组运行节电率进行简要的比较阐发(此中一号机组A、C给水泵变频运行,其他运行前提近似)。

4.1 不合负荷率下节电率比较

序号

负荷率

1号机组相对2号机组发电厂用电率低落(%)

1

50%

0.9

2

60%

0.61

3

70%

0.7

4

80%

0.3

5

90%

0.18

4.210、11月份同时段两台机组给水泵耗电量比较

月份

1号机组给水泵(%)

2号机组给水泵(%)

差值(%)

10月

2.16

2.71

-0.55

11月

2.2

2.68

-0.48

12月31日机能指标统计

1号机组

2号机组

差值%

厂用电率(%)

7.61

0

7.59

8.01

-0.42

8.35

7.77

机组运行小时数

24

0

502.88

464

3968.29

7566.9

负荷率%

78.82

0

72.72

65.11

69.54

72.69

11月30日机能指标统计

1号机组

2号机组

差值%

厂用电率(%)

0

7.42

7.14

7.6

-0.46

8.46

7.76

机组运行小时数

0

24

478

297

3467.75

7103

负荷率%

0

68.96

69.54

68.62

69.08

73.44

10月31日机能指标统计

1号机组

2号机组

差值%

厂用电率(%)

6.51

6.62

7.88

7.77

-0.11

8.67

7.77

机组运行小时数

24

4

320

724

2987.75

6830

负荷率%

60.69

59.91

69.41

68.5

70.16

73.43

‍‍4.4给水泵变频运行与2号机给水泵工频运行节能参数比较表‍‍

大年夜板发电公司1号机给水泵变频运行与2号机给水泵工频运行节能参数比较表

1号机组(变频运行)

2号机组(工频运行)

备注

负荷421.3MW

负荷:452.7MW

2018.1.21

1A给水泵

电流

277A

2A给水泵

电流

382.8A

有功功率

4788kW

有功功率

5955kW

功率因数

0.975

功率因数

0.894

1B给水泵

电流

0

2B给水泵

电流

380.6A

有功功率

0

有功功率

6047kW

功率因数

0

功率因数

0.894

1C给水泵

电流

274.9A

2C给水泵

电流

0

有功功率

4888kW

有功功率

0

功率因数

0.975

功率因数

0

1号机组(变频运行)

2号机组(工频运行)

备注

负荷341MW

负荷:362MW

2018.1.24

1A给水泵

电流

188.4A

2A给水泵

电流

303.5A

有功功率

3264kW

有功功率

4767kW

功率因数

0.98

功率因数

0.879

1B给水泵

电流

0

2B给水泵

电流

309.1A

有功功率

0

有功功率

4612kW

功率因数

0

功率因数

0.88

1C给水泵

电流

197.5A

2C给水泵

电流

0

有功功率

3547kW

有功功率

0

功率因数

0.978

功率因数

0

1号机组(变频运行)

2号机组(工频运行)

备注

负荷306.8MW

负荷:304.6MW

2018.1.25

1A给水泵

电流

162.6A

2A给水泵

电流

246.6A

有功功率

2869kW

有功功率

3766kW

功率因数

0.98

功率因数

0.854

1B给水泵

电流

0

2B给水泵

电流

241.1A

有功功率

0

有功功率

3676kW

功率因数

0

功率因数

0.857

1C给水泵

电流

158.4A

2C给水泵

电流

0

有功功率

2782kW

有功功率

0

功率因数

0.98

功率因数

0

1号机组(变频运行)

2号机组(工频运行)

备注

负荷408.3MW

负荷:451MW

2018.1.26

1A给水泵

电流

270A

2A给水泵

电流

378.7A

有功功率

4683kW

有功功率

5998kW

功率因数

0.975

功率因数

0.893

1B给水泵

电流

0

2B给水泵

电流

392.5A

有功功率

0

有功功率

6115kW

功率因数

0

功率因数

0.896

1C给水泵

电流

264.5A

2C给水泵

电流

0

有功功率

4487kW

有功功率

0

功率因数

0.975

功率因数

0

本数据表网络的负荷率在50%-75%之间,基础相符机组正常运行的区间。若前进机组使用小时数则收回资源的光阴会低落。匀称差值:2407kW/每小时,每台机组年匀称使用小时4130H(依据2017年统计数据),电价:0.3元/kWH,年匀称收益:298,2273元。

5.总结

经由过程这次增添给水泵变频调速节统,前进了大年夜板电厂600MW机组给水澳门新京浦官网app泵调节品德。在轻忽其它身分的影响,只斟酌给水泵变频运行和工频运行工况,可以看出自10月18日1号机组并网运行后,相对2号机组给水泵工频运行的厂用电率是徐徐低落的。1号机组给水泵改变频运行同2号机组给水泵工频运行比拟,厂用电率低落0.4%以上,且跟着机组负荷率的低落,给水泵变频运行的节能效率越高。大年夜板电厂给水泵改变频运行,取得了显着节能效果。也阐明合康公司供给的变频器机能精良,改造规划切实可行。

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