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基于某600MW亚临界机组凝结水泵的变频改造分析

摘要：文章从某电厂600mw亚临界机组凝结水泵的运行情况入

手，分析了对其进行变频改造的必要性，在原有凝结水泵设备及运

行方式的基础上，对其进行了变频设计和改造，同时阐述了改造后

的运行方式及对除氧器水位调节的影响，达到了降耗节能的目的，

值得参考。

关键词：600mw亚临界机组；凝结水泵；变频改造；分析

在电力电子技术以及现代通信和高压电气技术快速发展的背景

下，高压变频技术已经成为确保电力企业变频设备工作状态稳定，

以及有效节能的主要途径。文章根据某600mw亚临界机组凝结水泵

的自我特性结合其运行方式，合理地对其进行了优化改造，实践证

明，这种变频改造不但使机组的运行状态更加稳定，而且节能效果

显著，对提高电力企业的经济效益具有较强的实践意义。

1改造的必要性分析

从形式上看，伴随电力体制的改革，电力行业已经将传统的经营

模式转化成“厂网分开”的新的运营机制，这种模式的市场竞争性

明显，而要在此种形式下达到企业利润最大化，关键问题便集中在

机组运行成本的经济性是否明显上；在当前我国低碳节能背景下，

只有有效降耗节能、降低生产成本，才能让电力企业走上可持续的

快速发展道路。从这个意义上讲，机组的改造已迫在眉睫。

2设备概述及当前运行方式

该厂有2台600mw机组，汽轮机为东方汽轮机厂生产制造的亚临

界中间一次再热、单轴、双背压、三缸四排汽、冲动纯凝汽式汽轮

机，型号为：n600-16.67/538/538，机组采用复合变压运行方式，

汽轮机的额定转速为3000r/min。单台机组设计100%容量

nlt500-570x4s立式筒型凝结水泵2台，1台运行，1台备用，由上

海凯士比泵有限公司制造。凝结水泵设计流量为1628m3/h，轴功率

1724kw，转速1490rpm，必须汽蚀余量为5.2m，级数为四级；配套

电机由上海电机厂生产，型号为ylks630-4，额定电压6kv，功率

因数为0.89，额定功率2000kw。系统采用传统配置，即除氧器水

位由水位调节阀控制，由于机组经常参与调峰运行，满负荷时间较

短，除氧器水位调节阀开启不足，由节流引起的凝结水压力损失严

重，凝结水泵偏离了经济区域运行，较大的影响了机组的经济性。

根据同行业电厂的改造经验分析，若将水泵改为变频调速控制，则

泵和电机的结构均无需改变，一台机组只需增加一台变频器即可。

如此，调节阀便可长时间处于大开度状态，大大减少了节流损失，

进而达到节能的目的。

3凝泵变速运行节能的理论基础

依照水泵的相似定律，即在相似（同时满足几何相似、运动相似

与动力相似）点处，水泵转速、流量、扬程和功率之间的关系如下：

q1/q0=n1/n0；h1/h0=（n1/n0）2=（q1/q0）2；p1/p0=（n1/n0）3。

其中，n0、q0、h0、p0分别为水泵在额定工况下的转速、流量、扬

程和功率；式中的n1、q1、h1、p1分别为水泵在n1转速下的转速、

流量、扬程和轴功率。由理论计算可知，改变较少的转速，降低较

大幅度的功率值，而流量、扬程下降幅度较少。在凝结水泵变频改

造中，我们可以根据实际情况在保证凝结水泵汽蚀安全、电机振动

幅度安全、以及低负荷时出口压力满足系统要求的情况下，通过修

改和降低母管压力定值，达到节能降耗的目的。虽然变速运行时，

凝泵效率曲线随着转速的改变也会发生相应的变化，但通常情况

下，当凝结水泵转速大于50%额定转速时，即可使其处于高效率运

行状态。

4凝泵变频装置选型

变频调速改造的前提是保证机组运行的稳定性与可靠性，否则节

能无从谈起。因此，需要对变频器的主电路拓扑结构、功率单元、

冷却系统及故障诊断等方面进行分析和对比；同时，由于发电厂的

厂用母线因备用电源自动投入、大容量电机直接启动等原因，电压

波动较大，因此要求变频器能在较宽的电压范围内持续稳定运行；

此外还要求变频器的输入、输出谐波必须控制在标准规定的范围

内，不应对厂用电系统的自身正常工作造成影响。基于以上考虑，

经过公开的技术及商务评标，最后中标产品为符合上述条件的某品

牌变频器。该变频器拓扑结构为功率单元串联式多电平电压源型，

主要特点有：（1）对输入电压的要求不高，电压波动范围在65%～

115%均满足系统要求；（2）电源