2700KW 的凝结水泵异步驱动电机变频改
造措施及运行效果
摘要：本文简要介绍了大型发电厂2700KW的凝结水泵异步驱动电机变频改造措施及运行方式，以及改造后系统的运行调速精度高、速度响应快等特点，对节能效果显著。
关键词:凝结水泵；变频；运行
引言
目前发电厂凝结水泵工频设备主要是通过出口门开度调节水量及控制输出，在调节精度及准确跟随需求方面需要提高，而且这种模式的能耗也相对较高，而凝结水泵的变频改造是改善控制精度及提高效能主要方法。
1 概况
1.1凝结水泵技术参数
型号： BDC 500-510；流量：2215t/h；扬程：316m；出口压力：3.1MPa；有效功率：2340kW；工作转速： 1490rpm。
1.2凝结水泵驱动电机技术参数
电机型号：HRQI 569-D4；额定功率：2700kW ；额定电压： 6000V；额定电流：294.8A；
额定转速：1486rpm；功率因素： 0.89。
1.3改造前运行方式：凝结水泵一台正常投入运行，一台备用，全天消耗电能46752KWH，目前主要通过调节阀门开度来调节水量及压力。
2 改造措施
2.1系统配置、性能
两台凝结水泵配一套变频器，变频器只带其中一台凝结水泵A。
正常情况下，凝结水泵A变频运行，凝结水泵B备用。
当变频器故障，自动切换至凝结水泵B
工频运行，凝结水泵手动切换至工频状态备用。
下图为高压变频系统主回路示意图：
高压变频系统主回路示意图
2.2改造要求
2.2.1 变频器正常工况。
变频器满足运行条件，可以变频运行电机，操作如下：
断开旁路柜的旁路刀闸K2；闭合变频器进线刀闸K1与出线刀闸K3；闭合
6KV高压开关；启动变频器，此时变频器输出0～50Hz、0～6000V可调的电压，
实现变频驱动电机以达到调节水泵水量的目的。
2.2.2 变频器工频切换。
变频器不满足运行条件，为确保系统持续运行，应
将电机置于工频状态备用。
操作如下：
断开变频器进线刀闸K1与出线刀闸K3（使变频器退出系统）；闭合旁路柜
的旁路刀闸K2；此时电机处于工频状态备用。
2.2.3系统控制
DCS系统与变频器控制系统接口，实现对变频器系统的集中控制；
实际的控制将由几个自动调节模式和人工干预模式组成，供运行人员根据实
际情况进行控制和调节。
2.2.4变频器基本性能要求
变频器为高-高结构，6KV直接输入和输出，不需输出升压变压器，输出为单
元串联移相式PWM方式，输出相电压至少为13电平，线电压至少为25电平；系
统一体化设计，包括输入干式隔离变压器，变频器等所有部件及内部连线，现场
安装时只须连接高压输入、高压输出、低压控制电源和控制信号线即可；36整流
输入符合并优于IEEE519－1992及GB/T14519－93标准对电压失真和电流失真最
严格的要求；在20～100%的负载变化情况内达到或超过0.95的功率因数(无需功
率因数补偿装置)；频率精度：0.1%(所有因素下)；调速范围：0-100%连续可调；加/减速时间1-3200 秒 (根据负载情况可设定)；输出频率0～50HZ(根据电
机情况可设定)。
2.2.5变频器的结构
变频器的功率单元应为模块化设计，可以从机架上抽出、移动、更换，单元
可以互换。
2.3 项目实施
2.3.1变频器进线方式说明
高压变频器的动力和控制电缆的开口一般都在变压器柜的底部，电缆从底部
进入，则应在座基下预留电缆沟。
2.3.2接线及控制接口
控制方式为变频调速控制方式，变频器参数可由DCS信号给定来控制，通过
变频器的控制系统单元对流量压力等参数进行计算后调节电机转速，从而调节水
泵的水量压力等，有足够的模拟量及数字量接口。
高压接口：高压三相输入L1、L2 、L3——接输入三相交流电源6KV，50Hz；高压三相输出T1、T2 、T3——接三相6KV异步电动机。
低压控制接口：1路4～20mA模拟量输入信号，1路可用于转速给定；4路4～20mA模拟量输出信号，用于输出电机电压、电流、转速和功率指示信号（可编程配置）；5点开关量无源输入（使用内部电源220VAC，不需要外加电源），用于变频器故障、变频器运行、变频器停止、变频器允许起动、变频器报警；3点开关量无源输出（干接点，容量为220VAC/1A），用于变频器起动、变频器停止、变频器复位状态指示。
接点功能可以编程重新定义；变频器跳6KV高压无源输出（容量为220VDC/5A）；进线刀闸、出线刀闸，分闸时为闭合；旁路刀闸，分闸时闭合。
（旁路刀闸与出线刀闸保证互锁）。
3 改变频后运行方式
对2700KW的水泵异步驱动电机系统进行改造后，变频器在运行期内的运行主要分为以下几个部分：
1.
电机系统软启动，约1-2分钟；第2段，满负荷运行；第3段，根据机组及电机负荷变频器变负荷运行；第4段，把现有的变频驱动的一台水泵切换到工频运行；第5段，另外一台2700KW的水泵异步驱动电机系统软启动；第6段，电机系统停止。
4 节能效果
4.1能耗计算
采用变频调速后，假设该变频调速水泵一年内处于连续运行，即全年连续运行300天，每天24小时。
我们将每天高速运行的时间按4小时计算，中速运行按16小时计算，低速运行按4小时计算，则理论计算如下：
在各段运行时，系统供水量要能保证机组运行，阀门开度视压力进行调整，理论计算每天能耗：6541kWh＋14154kWh＋1927kWh＝22622kWh；
考虑到变频器的效率（满载时系统效率为3％），由于系统大半时间处于中低速运行，此时系统损耗会减小，故保守估计，按满载时的3％进行能耗计算，如下：
变频器日损耗：2700kW×3％×24h＝1944kWh；
所以可以得出系统日总能耗：22622kWh ＋1944kWh＝24566kWh。
4.2节电率
对比变频改造前后的系统日能耗，可以得出：
日节电：46752kWh－24566kWh＝22186kWh;
节电效率：22186kWh/46752kWh＝47%;
年节电：22186kWh×300＝6655800kWh;(按每年运行300天)
年节省电费：6655800kWh×0.45元/kWh＝2995110元.(按每度电0.45元)
5结论
凝结水泵进行变频改造之后，由之前的通过调节阀门开度来调节水量及压力，改为变频器自动调节，由于变频器具有调速精度高、速度响应快等特点，因此可
以大大改善速度控制的工艺性能，可以根据水量变化要求，及时准确控制水泵转速，满足调节要求，又能够最大程度的减小系统能耗。
通过凝结水泵变频改造，
对很多工频设备的变频改造提供了一种思路及方案，现有改造技术的进一步探讨
研究。
参考文献：
［1］杜天新，600MW机组超临界机组循环水经济运行分析［J］华东电力，2008（2）；41
［2］吴名强，泵与风机节能技术［M］北京：中国电力出版社
［3］周文启，吕晓梅，循环水系统能效优化分析［J］江苏科技信息，2014,12（8）；62-63
作者简介:
陈念军（1971.10-），男，湖南长沙，本科，高级工程师，运行安全技术管理。