电厂给水泵变频改造研究

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1、电厂给水泵变频改造研宄黄秋雄东莞中电新能源热电有限公司目前火力发电厂中的大量高功率辅机都存在着耗电量大的问题，而这些辅机所属的系统大多是采用出口挡板或调节门进行截流调节的，这就存在大量的能源损耗，也是电厂厂用电率居高不下的重要因素。而高压变频器的应用，可以使给水泵电机在电厂持续发电过程中，根据负荷的变化高效的改变出力，从而节约大量电能，获得较工频运行状态下无选择最大出力所无法得到的可观的经济效益。关键词：给水泵；高压变频器；变频改造交流电机无级调速的广泛需求促使变频技术的诞牛.。传统的直流调速技术因维护量加大，最高转速、单机容量以

2、及使用环境苛刻而受到限制。异步电动机以其结构简单、运行可靠、维护方便和价格低廉等特点进入了人们的视野，但其调速性能难以满足生产的需要。从20世纪30年代开始，人们就致力于交流调速技术的研究，但进展缓慢。在很长的一段时期内，电气传动领域一直被直流调速统治着。从20世纪60年代以后，电力电子器件普遍应用了晶闸管及其升级产品,但其调速性能远远无法满足需要。70年代开始，脉宽调制变压变频(PWM—VVVF)调速的研究得到突破，80年代以后微处理器技术的完善使得各种优化算法得以容易的实现。到了80年代中后期，美、曰、德、英等发达国家的VVV

3、F变频器技术实用化，商品投入市场，得到了广泛应用。一、火电厂给水系统火电厂给水系统属于汽水系统的一部分，如图1，锅炉给水的流程为：在锅炉中产牛的过热蒸汽沿着主蒸汽管道进入汽轮机，高速流动的蒸汽带动汽轮机叶片转动，从而使发电机旋转产生电能。在汽轮机内做功后，蒸汽的温度和压力大大降低，被排入凝汽器冷却成凝结水，汇集在凝汽器的热水卯中。凝结水由凝结水泵打至低压加热器中加热后再经过除氧器并继续加热。除氧器中的水通过给水泵提高压力，并经过高压加热器进一步加热之后，输送到锅炉的省煤器入口，作为锅炉的给水。此外，给水系统还向锅炉再热器的减温器、

4、过热器的一、二级减温器以及汽轮机高压旁路装置的减温器提供减温水，用以调节上述设备出U蒸汽的温度。图1火电厂汽水系统所以，给水泵是用来将除氧器水箱中的具奋一定温度、压力的水连续不断地输送到锅炉中去的设备。随着单元机组容量的增人，给水泵越来越趋向于人容量、高转速、高效率、高自动化程度。使给水泵具有如下特点：1、由于输送的给水温度和压力不断提高，要求给水泵耐高温和高压；2、输送的给水接近饱和状态，当外界工况变化时（如除氧器压力降低、给水箱水位降低或给水泵长吋间低负荷运行等），给水泵极易汽蚀，所以要求给水泵应具有较好的抗汽蚀性能；3、给水

5、泵是火力发电厂辅机中功率消耗最大的设备之一，要求具有较高的效率；4、需要保证连续不断的供水，要求给水泵奋较好适应机组负荷变化的性能，其qv-H性能曲线为流量变化较人吋扬程变化较小的平坦型曲线。二、液力耦合器的工作原理及调速方法电动给水泵的调速方式为液力耦合器调速，属于低效调速，其工作原理是:电动机运行时带动液力耦合器的壳体和泵轮一同转动，泵轮叶片内的液压油在泵轮的带动下随之一起旋转，在离心力作用下，液压油被甩向泵轮叶片外缘，并在外缘处冲向涡轮叶片，使涡轮在受到液压汕冲击力而旋转；冲向涡轮叶片的液压油沿涡轮叶片向内缘流动，返冋到泵轮

6、内缘，然后又被泵轮再次甩向外缘。液压汕就这样从泵轮流向涡轮，又从涡轮返冋到泵轮而形成循环的液流。液力耦合器中的循环液压汕，在从泵轮叶片内缘流向外缘的过程中，泵轮对其做功，艽速度和动能逐渐增大；而在从涡轮叶片外缘流向内缘的过程中，液压油对涡轮做功,其速度和动能逐渐减小。液压油循环流动的产生，是泵轮和涡轮之间存在着转速差，使两轮叶片外缘处产生压力差。液力耦合器工作吋，电动机的动能通过泵轮传给液压油，液压油在循环流动的过程中又将动能传给涡轮输出。液力耦合器的结构如图2所示。图2液力耦合器简图通过改变液力耦合器中的汕压可实现无级调速的0的

7、。当电动机驱动泵轮旋转吋，泵轮带动液压汕进行旋转，涡轮即受到力矩的作用，在液压汕量较小吋，当其力矩不足于克服负载的起步阻力矩时，所以涡轮还不会随泵轮的转动而转动，增加液压汕，作用在涡轮上的力矩随之增大，作用在涡轮上的力矩足以克服负载起步阻力而起步，其液压汕传递的力矩与负载力矩相等时，转速随之稳定。负载的力矩和转速平方成正比，随着液压油量的增加，输出力矩加大，涡轮的转速随之加大。三、变频调速方式的特性变频调速是通过改变电动机定子供电频率来改变旋转磁场同步转速进行调速的，是无附加转差损耗的高效调节方式。由转速公式n=60f/p可知，交

8、流异步电动机的同步转速n与电源的频率f成正比，只要改变f就能进行电动机调速。但由于电动机的气隙磁通和电源频率f的乘积是与电源电压U成正比的，如果只调节f而不改变电源电压U，将引起电机气隙磁通的变化，从而使电磁转矩下降或励磁电流上升。为了使电机的磁通