山東東部某電廠現有2臺300MW凝汽式發電機機組運行,隨著電網內大機組的相繼投產,該廠的調峰任務越來越重,峰谷差日益增大,根據現場運行資料統計,300MW機組每日的負荷一般在200MW左右。而目前在已投運的大型火電機組中,凝結水泵大多采用110%容量、一用一備的配備運行模式。由于除氧器水位一般依靠出口水位調節閥開度進行控制,所以節流損失很大。隨著高壓變頻調速裝置可靠性的提高,應用領域不斷擴大,對凝結水泵進行變頻改造成為現實。在實際改造中,凝結水泵的控制方案比風機變頻復雜的多,本文試圖對凝結水泵變頻改造中可能出現的問題作一番探討。
1 凝結水泵改造前的運行工況
凝結水系統的作用是通過凝結水泵及時的把凝結水送至除氧器中,維持除氧器水位平衡。山東東部某電廠300MW配兩臺9LDTNA-4型凝結水泵,額定流量870m3/h,揚程270m,泵效率81%,軸功率790kW,轉速1480r/min;配套電動機型號YLS560-4,電壓6kV,電流114A,功率1000kW, 功率因數0.87,轉速1486r/min,效率95.3%。
凝結水主要用戶包括汽輪機低壓軸封減溫水、凝汽器噴水、真空泵補充水、定子冷卻水補充水、高壓加熱器疏水擴容器減溫水、低壓旁路減溫水等。凝結水系統如圖1所示。變頻前凝結水系統運行過程中存在如下問題:
(1)除氧器水位是通過改變除氧器上水調整門開度進行的,因出口壓力較高、揚程的富裕量大,造成節流損失大。
(2)除氧器上水調整門前后的壓損大,易使閥門受到嚴重沖刷而泄漏,造成更換頻繁。
(3)機組負荷發生變化時,只能靠調整閥門來調節,控制比較困難。
(4)閥門調節線性度差,調節品質差,同時由于頻繁的對上水調整門進行操作,導致閥門的可靠性下降。
(5)機組負荷低,凝結水泵電動機出現大馬拉小車現象,浪費大量電能。
圖1 凝結水系統圖
[$page] 2 變頻器結構與原理
變頻調速裝置可以使電動機根據機組運行需要,調節其轉速,使電動機消耗功率大幅度下降,因此該廠選用加拿大羅克韋爾自動化公司(ALLEN-BRADLEY)生產的6kV變頻器進行凝結水系統改造,凝結水系統電氣一次接線圖見圖2。變頻器型號AB-1557 PWM DRIVE高壓變頻器,輸入頻率50Hz±3%,輸入電壓6000V±10%,輸出電流0~120A,輸出電壓0~6000V,輸出頻率0~75Hz,輸出功率1000kVA, 輸出諧波分量小于5%,滿載滿速度時的效率大于98%。
圖2 電氣一次接線圖
AB高壓變頻器,采用了可關斷晶閘管(GTO)功率半導體和脈寬調制方式,如圖3所示(為了抑制諧波分量,可采用12脈沖整流或18脈沖整流,此圖是6脈沖整流)。AB變頻器是電流源型變頻器,該裝置中無低壓變頻
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