摘要：揚州第二發電有限公司是江蘇省特大型火力發電企業，為了降低發電能耗，我公司決定采用高壓變頻器對凝結水泵、脫硫增壓風機等輔機進行了變頻調速改造。設備投運後，節能效果明顯，設備運行穩定。
關鍵詞：節能降耗、高壓變頻器、凝泵節能改造、電網調峰
揚州第二發電有限公司是江蘇省特大型火力發電企業，具有設備性能先進、供電煤耗低、調峰能力強等顯著特點。目前共有4台600MW燃煤發電機組。一期#1、#2機組采用亞臨界燃煤發電機組，二期#3、#4機ji組zu采cai用yong超chao臨lin界jie燃ran煤mei發fa電dian機ji組zu。隨sui著zhe電dian力li市shi場chang競jing爭zheng的de加jia劇ju及ji電dian網wang峰feng穀gu差cha日ri趨qu增zeng大da，帶dai基ji本ben負fu荷he的de大da型xing汽qi輪lun發fa電dian機ji組zu被bei要yao求qiu參can與yu電dian網wang調tiao峰feng。從cong國guo內nei外wai調tiao峰feng的de現xian狀zhuang來lai看kan，大da型xing火huo電dian機ji組zu參can加jia調tiao峰feng主zhu要yao采cai用yong低di負fu荷he運yun行xing方fang式shi，以yi改gai變bian機ji組zu負fu荷he來lai滿man足zu係xi統tong調tiao峰feng需xu要yao的de運yun行xing方fang式shi。它ta是shi一yi種zhong傳chuan統tong的de調tiao峰feng方fang式shi，為wei了le增zeng加jia可ke調tiao出chu力li，機ji組zu盡jin可ke能neng在zai允yun許xu的de最zui低di負fu荷he下xia運yun行xing。而er機ji組zu輔fu機ji均jun按an照zhao最zui大da發fa電dian負fu荷he設she計ji，在zai低di負fu荷he時shi，僅jin僅jin能neng夠gou依yi靠kao調tiao節jie閥fa門men、擋板開度來調節流量，造成電能的大量浪費。如何優化運行方式，降低輔機的能耗，成為當前階段電力企業必須麵對的問題。
為(wei)了(le)降(jiang)低(di)發(fa)電(dian)能(neng)耗(hao)，我(wo)公(gong)司(si)成(cheng)立(li)專(zhuan)門(men)的(de)課(ke)題(ti)組(zu)，對(dui)國(guo)內(nei)外(wai)同(tong)行(xing)企(qi)業(ye)進(jin)行(xing)調(tiao)研(yan)，最(zui)終(zhong)認(ren)為(wei)使(shi)用(yong)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)技(ji)術(shu)，采(cai)用(yong)變(bian)頻(pin)器(qi)調(tiao)節(jie)電(dian)機(ji)轉(zhuan)速(su)，平(ping)穩(wen)調(tiao)節(jie)輔(fu)機(ji)出(chu)力(li)，將(jiang)是(shi)有(you)效(xiao)解(jie)決(jue)該(gai)問(wen)題(ti)的(de)方(fang)法(fa)。隨(sui)後(hou)，我(wo)公(gong)司(si)通(tong)過(guo)招(zhao)標(biao)選(xuan)購(gou)了(le)北(bei)京(jing)利(li)德(de)華(hua)福(fu)電(dian)氣(qi)技(ji)術(shu)有(you)限(xian)公(gong)司(si)生(sheng)產(chan)的(de)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)器(qi)對(dui)凝(ning)結(jie)水(shui)泵(beng)、脫硫增壓風機等輔機進行了變頻調速改造。設備投運後，節能效果明顯，設備運行穩定，滿足了我們的要求。
一、凝結水泵變頻改造方案
1.水泵負載調速節能原理
變頻調速在水泵應用上和風機有所區別，在很多場合，負載管路特性的改變是用戶用水量減少（即用戶人為關閥）造成的。水泵在調速過程中還往往要求壓力恒定，這時水泵的工作點變化如下圖1所示：
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| 圖1：水泵負載調速節能原理 | 流量由Q1變為Q2時，如果水泵定速運行，工作點將由A點變為B點，壓力將升高，威脅管網安全；如果通過調速方式，水泵工作點將由A點變為C點，在提供需要流量的同時，保持壓力不變。水泵在B、C兩點的輸出功率差為：PB －PC＝（H3－H2）×Q2。
在A、C兩(liang)點(dian)，盡(jin)管(guan)水(shui)泵(beng)速(su)度(du)不(bu)同(tong)，但(dan)由(you)於(yu)在(zai)兩(liang)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)水(shui)泵(beng)所(suo)承(cheng)擔(dan)的(de)流(liu)量(liang)不(bu)同(tong)，其(qi)出(chu)口(kou)壓(ya)力(li)和(he)外(wai)管(guan)網(wang)壓(ya)力(li)仍(reng)然(ran)保(bao)持(chi)平(ping)衡(heng)。由(you)於(yu)壓(ya)力(li)平(ping)衡(heng)的(de)需(xu)要(yao)，水(shui)泵(beng)並(bing)聯(lian)運(yun)行(xing)時(shi)，調(tiao)速(su)水(shui)泵(beng)的(de)速(su)度(du)不(bu)能(neng)低(di)於(yu)N3，否則將出現根本不對外出水的現象。非但不節能，還出現水泵空轉耗能的現象。
如果在管網特性不變的係統中進行水泵調速，並且對水壓沒有要求，這種情況下節能效益比恒壓供水要顯著得多。
2.變頻調速原理
利德華福HARSVERT-A型高壓變頻器采用多電平串聯的結構控製方式，係統結構如圖2所示：
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| 圖2：利德華福HARSVERT-A型高壓變頻器結構圖 | 10kV係列有24個功率單元，每8個功率單元串聯構成一相，每個功率單元結構上完全一致，可以互換，其電路結構為交-直-交單相逆變電路，整流側為二極管三相全橋，通過對IGBT逆變橋進行正弦PWM控製。
3.係統旁路櫃控製方式
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| 圖3：係統旁路櫃控製原理（虛線框內為變頻器廠家提供） | 基本原理:變頻裝置本身配置一台斷路器QF2作為出線電源開關，同時保留原有2台斷路器，3台斷路器完成變頻/工頻的切換，其中QF1與進，出線斷路器之間設計閉鎖，確保不會出現變頻回路與工頻回路同時閉合。在變頻運行狀況下，變頻裝置進出線開關閉合，開關QF1斷開。切換至工頻運行時，先斷開變頻器輸出，此時由電氣線路控製順序為：依次斷開變頻器輸出，輸入開關，然後閉合開關QF1使電機切換至工頻側，使電機工頻運行。
另外，還保留了電機差動保護功能，采取重新更換電機中性點CT，將其控製信號接入QF2開關櫃內綜保裝置，參與差動保護，完善電機保護功能。
二、節能數據分析
1.設備參數
| 凝結水泵 |
電動機 |
| 廠家 |
上海KSB |
電動機功率Pdn（kW） |
2000 |
| 型號 |
NLT500-570ⅹ4S |
電動機轉速n0（r/min） |
1493 |
| 流量（m3/H） |
1631 |
電動機電壓U0（KV） |
10 |
| 最小流量（m3/H） |
367 |
電動機電流I0（A） |
137.1 |
| 揚程(m) |
328 |
功率因數 |
0.904 |
| 效率 |
84.8% |
CT |
250/1 |
| |
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PT |
10000/100 |
2.工頻/變頻狀態下的年耗電量計算
| 負荷 |
100% |
90% |
80% |
70% |
60% |
| 工作時間（小時） |
1000 |
1000 |
1000 |
2500 |
2000 |
| 工頻單位耗電（kW） |
1663.586 |
1589.976 |
1545.81 |
1516.366 |
1428.034 |
| 變頻單位耗電（kW） |
1546.3296 |
1230.4128 |
1064.1408 |
1030.8864 |
1014.2592 |
| 每年節約分項（元） |
29314.10 |
89890.80 |
120417.30 |
303424.75 |
206887.40 |
每年每台總
共節約成本（元） |
749934.35 |
| 每年節約耗電（kW） |
2999737.40 |
| 不同負荷下的節電率 |
7% |
23% |
31% |
32% |
29% |
三、設備冷卻方式
雖然變頻器的效率大於96%，但是滿負荷時仍有4％的損耗。其中變壓器的損耗約為總損耗的50%，功率逆變電路的損耗約為總損耗的50%。2000kW的變頻器，滿負荷時的最大損耗為80kW，全quan部bu都dou要yao轉zhuan換huan為wei熱re量liang。因yin此ci，控kong製zhi室shi的de溫wen度du在zai變bian頻pin器qi投tou運yun後hou，將jiang會hui很hen快kuai上shang升sheng，如ru果guo不bu采cai用yong任ren何he措cuo施shi，變bian頻pin器qi將jiang無wu法fa穩wen定ding運yun行xing。為wei了le提ti高gao高gao壓ya大da功gong率lv變bian頻pin器qi的de應ying用yong穩wen定ding性xing，解jie決jue好hao高gao壓ya變bian頻pin器qi環huan境jing散san熱re問wen題ti，根gen據ju現xian場chang實shi際ji情qing況kuang，將jiang變bian壓ya器qi的de熱re量liang使shi用yong風feng道dao排pai出chu室shi外wai，而er功gong率lv櫃gui采cai用yong密mi閉bi式shi空kong調tiao冷leng卻que。功gong率lv櫃gui密mi閉bi冷leng卻que裝zhuang置zhi結jie構gou如ru圖tu4所示：
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| 圖4：功率櫃密閉冷卻裝置其結構 | 冷(leng)卻(que)設(she)備(bei)主(zhu)機(ji)安(an)裝(zhuang)於(yu)變(bian)頻(pin)器(qi)功(gong)率(lv)櫃(gui)頂(ding)部(bu)，該(gai)裝(zhuang)置(zhi)配(pei)備(bei)兩(liang)台(tai)製(zhi)冷(leng)壓(ya)縮(suo)機(ji)，單(dan)獨(du)為(wei)功(gong)率(lv)櫃(gui)進(jin)行(xing)冷(leng)卻(que)。該(gai)密(mi)閉(bi)冷(leng)卻(que)裝(zhuang)置(zhi)與(yu)現(xian)場(chang)接(jie)口(kou)簡(jian)單(dan)，提(ti)供(gong)兩(liang)路(lu)380V交流電源即可，操作方便，維護量少，保護功能完善。正常運行時，每段電源各帶一台壓縮機；dangdanduandianyuanguzhangshi，lingwaiyicegongzuodianyuandailiangtaiyasuojiyunxing。liangtaiyasuojishebeitingyunshi，keyitongguofengdaohuilushezhidefengmenshixianbianpinqigonglvguizishenlengque，jianshaolengquezhuangzhiguzhangduibianpinqiyunxingdeyingxiang。wanzhengdelengquexitongjiejuefanganyouxiaojiandilefuzhuxitongdeguzhanglv，baozhengshebeianquanyunxing。
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| 圖5：HARSVERT-A高壓變頻器在現場運行圖 |
四、結論
北京利德華福電氣技術有限公司生產的高壓變頻器技術先進、xingnengwending，wanquanmanzuxianchangyaoqiu。youqishimibilengquezhuangzhi，bieshuyizhidejishusilu，dadajiangdilesanresuoxudedianneng，jiangdileyunxingweihufeiyong，zhidedalituiguang。
采(cai)用(yong)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)裝(zhuang)置(zhi)後(hou)，係(xi)統(tong)實(shi)現(xian)軟(ruan)啟(qi)動(dong)，電(dian)機(ji)啟(qi)動(dong)電(dian)流(liu)遠(yuan)遠(yuan)小(xiao)於(yu)額(e)定(ding)電(dian)流(liu)，啟(qi)動(dong)時(shi)間(jian)相(xiang)應(ying)延(yan)長(chang)，對(dui)電(dian)網(wang)無(wu)大(da)的(de)衝(chong)擊(ji)，減(jian)輕(qing)了(le)起(qi)動(dong)機(ji)械(xie)轉(zhuan)矩(ju)對(dui)電(dian)機(ji)機(ji)械(xie)損(sun)傷(shang)，降(jiang)低(di)噪(zao)音(yin)，降(jiang)低(di)了(le)震(zhen)動(dong)係(xi)數(shu)，有(you)效(xiao)的(de)延(yan)長(chang)了(le)電(dian)機(ji)和(he)水(shui)泵(beng)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)，減(jian)少(shao)了(le)檢(jian)修(xiu)維(wei)護(hu)開(kai)支(zhi)，節(jie)約(yue)大(da)量(liang)維(wei)護(hu)費(fei)用(yong)。
通(tong)過(guo)我(wo)廠(chang)的(de)實(shi)踐(jian)，證(zheng)明(ming)發(fa)電(dian)企(qi)業(ye)使(shi)用(yong)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)可(ke)行(xing)性(xing)和(he)經(jing)濟(ji)性(xing)，在(zai)今(jin)後(hou)的(de)設(she)備(bei)技(ji)改(gai)中(zhong)，我(wo)們(men)將(jiang)會(hui)進(jin)一(yi)步(bu)推(tui)廣(guang)該(gai)項(xiang)技(ji)術(shu)，為(wei)企(qi)業(ye)的(de)節(jie)能(neng)降(jiang)耗(hao)繼(ji)續(xu)努(nu)力(li)。
參考資料：
1．《HARSVERT-VA係列高壓變頻器技術手冊》
2．《揚州二電高壓變頻器改造項目工程資料彙編》
3．《利德華福公司電力行業資料彙編》
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