高压变频器在600MW汽轮发电机组凝泵上的应用.docxVIP

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高压变频器在600MW汽轮发电机组凝泵上的应用

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摘要:本文介绍了调速节能技术原理及调速节能技术在火电厂凝结水泵上的应用，分析了凝结水泵改为变频调速后的安全性和经济性；并讨论了华能伊敏煤电有限责任公司伊敏电厂使用变频调速后,如何避免凝泵与变频器发生共振,如何避免变频器散热不佳引起电耗的问题，以及运行中异常处理。

关键词:高压变频器；凝结水泵；厂用电率；节能降耗；

前言

华能伊敏煤电有限责任公司伊敏电厂二期2×600MW机组汽轮机是由哈尔滨汽轮机厂设计、生产的亚临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽、凝汽式汽轮机，机组型号N600-16.7/538/538型。凝结水系统为单元制，每台机组设置2台100％容量的离心式凝结水泵，凝结水泵为一运一备。凝结水泵额定流量1590M3/h，出口扬程3030M，电机功率1800KW，电流204A。单元机组厂用电率约为５.２５%，其中给水泵耗电率的０.2０%，循环泵耗电率的０.９－１%，引风机耗电率的０.８%、送风机耗电率的０.４%、磨煤机耗电率的１.２%、凝结水泵耗电率的０.３６%。这些高压电机约占综合厂用电量的75%~80%。因此，提高电厂高压辅机的效率是降低厂用电率的一项可行性措施。目前火电厂的主要辅机是风机和水泵，这些机械大部分都是恒速运转，在风道或管道中采取挡板或者节流阀来控制流量。这种运行方式效率低，如果改变一下运行调节方式，则可以大量节约厂用电，节能降耗,为此华能伊敏煤电有限责任公司伊敏电厂对二期单元机组两台凝结水泵的驱动电源进行变频调速技术改造。

1厂用电电动机调速节能的方法

1.1变频器调速节能的原理

根据流体动力学理论可以知道，负载的流量与转速的一次方成正比;负载的扭矩（压力）与转速二次方成正比;而泵的功率则与转速的三次方成正比，当负荷变化而泵转速降低时，输出功率将按三次方递减可使功率大幅度降低。而异步感应电动机的转速n与电源频率f、转差率s、电机极对数p三个参数有如下关系：N=60f(1-s)/P；在极对数P一定，而转差率S又变化很小的情况下,转速N基本上与电源频率f成正比,即改变电源频率就可以改变转速。转速N与频率f之间成线性关系,当频率f在0～50Hz变化时,转速调节范围是非常宽的。而传统的电动机输出功率调节是通过改变泵阀门的开度来实现,在这种情况下,电动机总是处在额定的转速下运行,机组负荷发生变化时,大功率电动机并不随机组的负荷变化而改变转速,而是靠改变阀门的开度来改变水量,存在严重的节流损失。基于这一原理,可用变频器实现转速调节，达到节能目的。

1.2凝结水泵调速节能用的变频器原理

1.2.1高压变频调速系统基本电气原理见图1所示，是单元串联多电平48脉冲整流方式，由四大部分组成:移相变压器、功率单元、控制电路和旁通开关柜组成（本图旁通开关柜部分没有表示）。其基本工作原理是:6kV高压电经过移相变副边三相输出的降压、隔离绝缘、移相（相互间有固定的相位差15°）消除谐波、输送给各个功率单元；每个功率单元为三相六脉冲输入、单相输出，每个功率单元相当于一台交-直-交电压型单相输出的低压变频器，由移相变压器的一组副边供电，通过三相全桥二极管整流器将交流输入整流为直流，经滤波并将能量储存在电容组中。电容组根据单元电压选择并联或串连，逆变输出侧为四个IGBT组成的H桥，控制电路接收主控系统发送的PWM信号，通过用相同的移相角触发，按照一定规则对IGBT的导通和关闭进行控制，使逆变输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，代替输出的交流PWM波形电压，从而改变逆变电路输出电压的大小和频率；单个功率单元的输出电压瞬时值为620v，同一相上相邻8个功率单元的输出端U、V相互串联，即将每相8个功率单元的输出电压叠加，产生多重化的相电压波形。得到相电压有效值为620v×8／√2=3508v，最终三相星型连接对应的线电压为3508v×√3=6075v，实现变频后的高压正弦波输出，直接驱动6KV电机带动凝结水泵。

图1变频器电路原理示意图

1.2.2功率单元结构如图2所示，主要由输入熔断器、三相全桥式整流器、预充电回路、电容器组、IGBT逆变桥、直流母线构成，同时还包括电源、驱动、保护监测、通讯等组件组成的控制电路。各功率单元具有完全相同的结构，有互换性。监控电路实时监控IGBT和直流母线的状态，将状态反馈回主控系统。如果高压变频器一相中的某个功率单元出现重故障时，主控制电路将该功率单元同一侧IGBT同时接通，使单元进入旁通状态，同时在其他两相中也旁路掉相应功率单元，使变频器在降额的情况下继续运行。

图2变频器功率单元电气原理示意图

2凝结水泵的运