合同能源管理(EMC)火电厂变频节能改造成功案例

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压改造采用单元串联多电平PWM拓扑结构(简称CSML)，由若干个压PWM变频功率单元串联的方式实现直接压输出，压主回路与控制器之间为光纤连接，安全可靠，的故障报警保护，有电力电子保护和工业电气保护功能，保证变频器和电机在正常运行和故障时的安全可靠。

一、火力发电厂工艺流程

发电厂的发电工艺概可以分为：汽水系统、风烟系统、燃烧系统。

凝汽器 凝结水泵 压加热器 除氧器

给水泵 压加热器 省煤器 水冷壁

汽包过热器 汽轮机/中压缸 再热器

锅炉侧的主要设备及系统：给煤机、磨煤机、一次风机、密封风机、送风机、引风机

火检冷却风机、炉水循环泵、风烟系统、汽水系统。

汽机侧：凝结水泵、循环水泵(或空冷风机)、给水泵、轴封系统、抽汽回热系统、润滑油系统、密封油系统、旁路系统、调速油泵，润滑油泵，冷油器，吸风机，磨煤机等

某发电有限责任公司两台600MW临界机组，配有沈阳水泵厂生产的100%容量10LDTNA-6PC型凝结水泵四台，其设计性能参数如下：

泵共6级，首级叶轮为双吸形式，导流器为螺旋形双流道导流壳，5个次级叶轮为单吸同向排列的斜流泵结构。配用2000kW电机。

2.现场工况及存在的问题

某发电有限责任公司一期投产的两台临界600MW机组，由于凝结水泵设计扬程余量较，调整门节流调节时压降，额定负荷时调整门节流扬程占整个泵扬程的36.06%，负荷时节流更加严重，为此进行了变频改造，安装了一台变频器，正常时一台泵变频运行，另一台泵工频备用。为探讨定速凝泵如何进行节能改造，改变频凝泵是否还需进行节能化以进一步降凝泵耗电率，某发电有限责任公司与科研单位合作在我国共同对10LDTNA-6PC型凝泵进行节能化改进研究，以进一步挖掘节能潜力。为了科学的制定改进方案，首先对凝结水泵及其系统进行了周全的节能化诊断测试。

其测试项目如下:3A凝泵工频运行工况下的性能测试;机组额定负荷时凝结泵管道阻力测试;系统综合参数测试;3A凝泵改前变频运行工况下性能测试。诊断测试结果见附表。

通过节能化诊断测试的结果分析可见，凝结水泵及系统存在着下列问题：

(1)配套性差，在工频运行工况下，凝结泵调整门节流压降过，在额定负荷工况下调整门节流扬程△H占整个泵的扬程H比重为36.06%，节流损失很;

(2)泵效率较，只有77.79%，且性能与设计值81%相差较;

(3)改变频转速运行时凝结泵振动,稳定性差;

(4)制造工艺较差，有铸造缺陷，盖板内侧有蜂窝麻点，流道光洁度差,且对称性差。

3.KTC型压变频器原理及点

KTC系列压变频器采用单元串联多电平PWM拓扑结构(简称CSML)，由若干个压PWM变频功率单元串联的方式实现直接压输出，压主回路与控制器之间为光纤连接，安全可靠，的故障报警保护，有电力电子保护和工业电气保护功能，保证变频器和电机在正常运行和故障时的安全可靠。

采用功率单元串联，而不是功率器件串联，器件承受的电压为单元内直流母线的电压，器件不必串联，不存在器件串联引起的均压问题。直接使用压IGBT功率模块，器件工作在压状态，不易发生故障。6kV变频器共使用42对1200V压IGBT，压IGBT门驱动功率较，驱动电路非常简单，开关频率很，不必采取均压电路和浪涌吸收电路，系统效率，同时功率单元采用电容滤波结构，总体成熟可靠。变频器可以承受30%的电源电压下降而继续运行，变频器的6kV主电源完全失电时，变频器可以在3秒内不停机，能够周全满足变频器动力母线切换时不停机的需要。

凝结改造一般有变频和通流改造两种途径，某发电公司通过科学的分析，尝试在一台泵上同时进行两项改造并取得了可观的经济效益。在变频改造的基础上，3A凝泵进一步实施通流改造比改前泵效率平均提了4%以上，每小时可节电85～130kwh，按平均每小时节电110kwh，年运行7000小时计算，每年可节电77万kwh;此外通过更换为关闭时间更短的电动头，实现了除氧器上水调节站旁路电动门开启运行方式，平均每小时节电40～50kwh的，全年又可实现节电31.5万kwh。证明了凝泵变频改造，再实施泵的通流部分改造的节电还是较明显的，值得推广应用。

凝泵实施综合改造变频运行工况下额定负荷时，电功率只有1288kW,这对我们今凝泵节能化改进、合理选择变频器的功率有指导意义的，通过凝泵周全节能化改进的实施证明：对型调峰机组的定速凝泵的节能化方案，应该是优行凝结泵的节能化改进，解决泵本身的配套性和提运行效率，再实施电机的变频改造或同时进行，这样一方面减少变频器的功率，可以节约变频器的改造费用;另一方面达到佳节能，假如按此方案实施，我公司变频器的功率只需1550～1650kW，可降变频器的改造费用。此次改造对同类型机组有很的可借鉴性。

压变频节能改造采用单元串联多电平PWM拓扑结构(简称CSML)，由若干个压PWM变频功率单元串联的方式实现直接压输出，压主回路与控制器之间为光纤连接，安全可靠，的故障报警保护，有电力电子保护和...