摘要：超超臨界燃煤發電機組具有煤耗低、技術含量高、環保性能好、節約資源的特點，必將是今後我國火電機組的發展方向。本文著重介紹HARSVERT-A多電平型高壓變頻器助力華能營口電廠600MW超超臨界機組凝結水泵變頻節能增效情況，結果表明，采用HARSVERT-A多電平型高壓變頻器對凝結水泵進行調速節能改造，具有投資省、見效快等特點。
關鍵詞：超超臨界、凝結水、變頻器、密閉冷卻
一、引言
華(hua)能(neng)營(ying)口(kou)電(dian)廠(chang)位(wei)於(yu)遼(liao)寧(ning)營(ying)口(kou)經(jing)濟(ji)技(ji)術(shu)開(kai)發(fa)區(qu)，電(dian)廠(chang)北(bei)邊(bian)緊(jin)鄰(lin)勃(bo)海(hai)，西(xi)南(nan)與(yu)營(ying)口(kou)港(gang)僅(jin)一(yi)牆(qiang)之(zhi)隔(ge)，為(wei)北(bei)方(fang)典(dian)型(xing)的(de)海(hai)濱(bin)港(gang)口(kou)電(dian)廠(chang)。電(dian)廠(chang)二(er)期(qi)工(gong)程(cheng)為(wei)哈(ha)爾(er)濱(bin)汽(qi)輪(lun)機(ji)廠(chang)兩(liang)台(tai)600MW超超臨界燃煤發電機組，分別於2007年8月31日和2008年10月14日移交生產。自投產以來，機組各項運行指標良好。
3#機組600MW汽輪機配置2台100%容量的立式雙吸多級離心式凝泵，由定速電動機驅動。運行方式為一台運行，一台備用。采用凝結泵定速運行，係統存在以下問題：
1.閥門調整節流損失大、出口壓力高、管損嚴重、係統效率低，造成能源的浪費。
2.當流量降低閥位開度減小時，調整閥前後壓差增加，工作安全特性變壞，壓力損失嚴重，造成能耗增加。
3.長期40～70％低閥門開度，加速閥體自身磨損，導致閥門控製特性變差。
4.管網壓力過高威脅係統設備密封性能，嚴重時導致閥門泄漏，不能關嚴等情況發生。
5.設備使用壽命短、日常維護量大，維修成本高，造成各種資源的極大浪費。
解jie決jue上shang述shu問wen題ti的de重zhong要yao手shou段duan之zhi一yi是shi采cai用yong變bian頻pin調tiao速su控kong製zhi技ji術shu，利li用yong高gao壓ya變bian頻pin器qi對dui凝ning結jie泵beng電dian機ji進jin行xing變bian頻pin控kong製zhi，實shi現xian供gong除chu氧yang器qi水shui流liu量liang的de變bian負fu荷he調tiao節jie。這zhe樣yang，不bu僅jin解jie決jue了le控kong製zhi閥fa調tiao節jie線xian性xing度du差cha、純滯延大等難以控製的缺點，而且提高了係統運行的可靠性；更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)減(jian)小(xiao)了(le)因(yin)調(tiao)節(jie)閥(fa)門(men)孔(kong)口(kou)變(bian)化(hua)造(zao)成(cheng)的(de)壓(ya)流(liu)損(sun)失(shi)，減(jian)輕(qing)了(le)控(kong)製(zhi)閥(fa)的(de)磨(mo)損(sun)，降(jiang)低(di)了(le)係(xi)統(tong)對(dui)管(guan)路(lu)密(mi)封(feng)性(xing)能(neng)的(de)破(po)壞(huai)，延(yan)長(chang)了(le)設(she)備(bei)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)，減(jian)少(shao)了(le)維(wei)護(hu)量(liang)，改(gai)善(shan)了(le)係(xi)統(tong)的(de)經(jing)濟(ji)性(xing)，節(jie)約(yue)能(neng)源(yuan)，為(wei)降(jiang)低(di)廠(chang)用(yong)電(dian)率(lv)提(ti)供(gong)了(le)良(liang)好(hao)的(de)途(tu)徑(jing)。
隨著國家節能減排、建設節約型社會的重要國策深入貫徹實施，以及國產高壓變頻調速技術的日益成熟，結合華能營口電廠“千家企業節能行動”，將凝結水泵由工頻運行改為變頻控製已勢在必行。汽輪機和凝泵參數見表1-2。
表1：汽輪機規範
| 序號 |
項目 |
規範 |
單位 |
| 1 |
型號 |
CLN600-25/600/600 |
| 2 |
型式 |
超超臨界、一次中間再熱、單軸、兩缸、兩排汽、凝汽式 |
| 3 |
額定功率(TRL) |
600 |
MW |
| 4 |
最大連續功率（T-MCR） |
624.1 |
MW |
| 5 |
閥門全開功率（VWO） |
646.9 |
MW |
| 6 |
額定轉速 |
3000 |
r/min |
| 7 |
主蒸汽壓力 |
25 |
MPa(a) |
| 8 |
主蒸汽溫度 |
600 |
℃ |
| 9 |
再熱蒸汽壓力（THA） |
4.12 |
MPa(a) |
| 10 |
再熱蒸汽溫度 |
600 |
℃ |
| 11 |
旋轉方向 |
從調端看順時針 |
| 12 |
配汽方式 |
噴嘴 |
| 13 |
回熱級數 |
8 |
| 14 |
給水溫度(TRL) |
289 |
℃ |
| 15 |
設計冷卻水溫度 |
20 （夏季最高溫度33） |
℃ |
| 16 |
最大允許係統周波擺動 |
48.5～51.5 |
Hz |
| 17 |
空負荷時額定轉速波動 |
±1 |
r/min |
| 18 |
噪音水平 |
＜85 |
dB（A） |
| 19 |
各軸承處軸徑雙振幅值 |
＜0.076 |
mm |
| 20 |
末級動葉片長度 |
1220 |
mm |
| 21 |
調節控製係統型式 |
DEH |
| 22 |
高壓缸通流級數 |
1+10 |
| 23 |
中壓缸通流級數 |
7 |
| 24 |
低壓缸通流級數 |
2×5 |
| 25 |
低壓缸大氣閥動作壓力 |
0.3kg/cm2-0.35kg/cm2 |
MPa（g） |
| 26 |
盤車轉速 |
3 |
r/min |
| 27 |
汽輪機總長（包括罩殼） |
21 |
m |
| 28 |
汽輪機最大寬度（包括罩殼） |
12 |
m |
| 29 |
汽輪機本體重量 |
660 |
t |
| 30 |
汽輪機中心距運行層標高 |
15 |
m |
表2：凝泵規範
| 凝結水泵 |
製造廠?? |
沈陽水泵股份有限公司 |
| 型號 |
10LDTNB-4PJX |
| 型式 |
立式 |
| 工況 |
最大工況 |
額定工況 |
| 揚程 |
302m |
311m |
| 出口壓力 |
2.96MPa |
3.05MPa |
| 轉速 |
1480r/min |
1480r/min |
| 流量 |
1527m3/h |
1461 m3/h |
| 軸功率 |
1477kW |
1472kW |
| 汽蝕餘量 |
4.4m |
4.2m |
| 效率 |
85% |
84% |
| 凝泵電機 |
電機製造廠 |
湘潭 |
| 電機型號 |
YKKL630-4 |
| 電機轉速 |
1480 r/min |
| 電機電壓 |
6000 V |
| 額定電流 |
209.4A |
| 額定功率 |
1800 kW |
| 功率因數 |
0.93 |
| 旋轉方向 |
逆時針（從電機向泵看） |
| 絕緣等級 |
F |
二、動力係統方案
jingdaoxiongdidianchangtiaoyan，jiehewochangshijiqingkuang，zuizhongquedingwochangningjieshuixitongbianpingaizaocaiyongyituoershoudongpanglufangan，xuanyongbeijinglidehuafudianqijishuyouxiangongsishengchandeHARSVERT-A型高壓變頻器。即配備一台高壓變頻器，通過切換高壓隔離開關把高壓變頻器切換到要運行的凝結水泵上去。高壓變頻器可以拖動A凝結泵電動機實現變頻運行，也可以通過切換拖動Bningjiebengdiandongjishixianbianpinyunxing。liangceningjiebengdiandongjijunjubeigongpinpanglugongneng，keshixianrenyiyitaidiandongjidebianpinyunxing，lingwaiyitaichuyugongpinbeiyong，danggaoyabianpinqiguzhangshi，xitongkeliansuolingyitaigongpindianjiyunxing。xitongyuanlirutu1所示：
 |
| 圖1：凝結水係統變頻改造原理圖 |
係統基本原理：它是由六個高壓隔離開關QS1～QS6組成（見圖1）。其中QS2和QS3，QS5和QS6有電氣互鎖；QS1和QS5，QS4和QS6安裝機械互鎖裝置；QS2和QS5，QS3和QS6有電氣聯鎖。如果兩路電源同時供電，A凝泵工作在變頻狀態，B凝泵工作在工頻狀態時，QS1和QS3、QS6分閘，QS2、QS4和QS5處於合閘狀態；B凝泵工作在變頻狀態，A凝泵工作在工頻狀態時，QS2和QS4、QS5分閘，QS1、QS3和QS6處於合閘狀態；如果檢修變頻器，QS1和QS4可以處於合閘狀態，其它隔離開關都分閘，兩台負載可以同時工頻運行；當一路電源檢修時，可以通過分合隔離開關使任一電機變頻運行。
當A凝結泵變頻運行故障跳閘時，係統聯鎖起動B凝結泵，QF2開關工頻運行。當B凝結泵變頻運行故障跳閘時，係統聯鎖起動A凝結泵，QF1開關工頻運行。
三、控製係統方案
1.改造原則
凝結水泵變頻改造要在保證除氧器水位調節品質不變，並可以在工作泵跳閘、低di水shui壓ya等deng特te殊shu工gong況kuang發fa生sheng時shi保bao證zheng機ji組zu正zheng常chang運yun行xing前qian提ti下xia進jin行xing變bian頻pin改gai造zao。改gai造zao利li用yong現xian有you的de設she備bei與yu係xi統tong，原yuan來lai兩liang個ge水shui位wei調tiao節jie門men全quan開kai以yi減jian小xiao節jie流liu損sun失shi，當dang高gao壓ya變bian頻pin器qi跳tiao閘zha後hou，備bei用yong凝ning結jie水shui泵beng以yi工gong頻pin方fang式shi立li即ji啟qi動dong，將jiang凝ning結jie水shui打da至zhi出chu口kou母mu管guan，以yi保bao證zheng在zai變bian頻pin器qi跳tiao閘zha時shi除chu氧yang器qi上shang水shui的de穩wen定ding。兩liang個ge調tiao整zheng門men的de開kai度du由you當dang前qian實shi際ji負fu荷he計ji算suan得de出chu，而er且qie在zai10秒鍾時間內迅速關到指定位置，最低程度減小係統擾動，維持除氧器水位在正常範圍內，保證機組運行。
2.實際改造實施情況
變頻器的啟停通過閉合、斷開變頻方式下凝結水泵的6kV開關來自動完成，也就是說運行人員在凝泵操作麵板上按下“啟動”和“停止”按鈕，即可完成6kV開關的閉合、斷duan開kai及ji變bian頻pin器qi的de啟qi停ting控kong製zhi。由you於yu是shi一yi台tai變bian頻pin器qi控kong製zhi兩liang台tai凝ning泵beng，所suo以yi同tong時shi隻zhi能neng有you一yi台tai泵beng在zai變bian頻pin方fang式shi下xia，另ling一yi台tai泵beng在zai工gong頻pin方fang式shi，在zai邏luo輯ji中zhong設she計ji了le凝ning泵beng的de變bian頻pin運yun行xing方fang式shi和he工gong頻pin運yun行xing方fang式shi，同tong時shi在zai原yuan係xi統tong中zhong分fen別bie增zeng加jia了le一yi套tao保bao護hu和he一yi套tao聯lian鎖suo，即ji變bian頻pin器qi重zhong故gu障zhang凝ning結jie水shui泵beng跳tiao閘zha保bao護hu，變bian頻pin器qi重zhong故gu障zhang備bei用yong泵beng聯lian鎖suo啟qi動dong。
正常運行時一台凝結水泵變頻運行，另外一台凝結水泵工頻備用，當變頻運行且投入自動，除氧器水位調節門按照一定的速率（減小擾動）強製開到95%的de位wei置zhi，變bian頻pin器qi通tong過guo輸shu出chu頻pin率lv的de改gai變bian來lai調tiao整zheng凝ning結jie水shui泵beng的de轉zhuan速su，從cong而er通tong過guo控kong製zhi凝ning結jie水shui泵beng到dao除chu氧yang器qi的de上shang水shui量liang，保bao證zheng除chu氧yang器qi水shui位wei穩wen定ding在zai運yun行xing人ren員yuan的de設she定ding值zhi範fan圍wei內nei。當dang水shui位wei發fa生sheng波bo動dong時shi，通tong過guoDCS組態中以凝結水流量、主給水流量、除氧器水位三個參數構成的串級回路，輸出轉速指令至變頻器，調整凝結水泵的上水量，以穩定除氧器水位。
當就地設備發生故障，例如變頻器發“重故障報警”或huo者zhe凝ning結jie水shui泵beng突tu然ran跳tiao閘zha等deng故gu障zhang時shi，當dang前qian凝ning結jie水shui泵beng的de高gao壓ya合he閘zha開kai關guan斷duan開kai，並bing閉bi合he另ling外wai一yi台tai工gong頻pin備bei用yong凝ning結jie水shui泵beng高gao壓ya合he閘zha開kai關guan，備bei用yong泵beng工gong頻pin啟qi動dong。變bian頻pin器qi自zi動dong切qie換huan到dao“手動”方式，兩個調節門自動切換到“自動”方式，當工頻泵啟動的瞬間，除氧器上水調整門開度仍然在95%位(wei)置(zhi)，凝(ning)結(jie)水(shui)上(shang)水(shui)量(liang)會(hui)因(yin)此(ci)猛(meng)增(zeng)，為(wei)防(fang)止(zhi)除(chu)氧(yang)器(qi)水(shui)位(wei)超(chao)過(guo)規(gui)定(ding)值(zhi)，兩(liang)個(ge)調(tiao)節(jie)門(men)必(bi)須(xu)在(zai)最(zui)短(duan)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)關(guan)到(dao)合(he)適(shi)的(de)位(wei)置(zhi)，所(suo)以(yi)邏(luo)輯(ji)設(she)計(ji)了(le)在(zai)變(bian)頻(pin)器(qi)“自動”方式時調門開度實時跟蹤實際負荷的變化，一旦變頻器由自動切手動，調門在10秒鍾時間內強製關到當前負荷要求的開度且投入到“自動”方fang式shi運yun行xing。這zhe個ge開kai度du也ye是shi工gong頻pin正zheng常chang運yun行xing時shi調tiao整zheng門men的de理li想xiang開kai度du值zhi。當dang調tiao整zheng門men關guan到dao負fu荷he計ji算suan值zhi位wei置zhi並bing且qie穩wen定ding後hou，從cong而er完wan成cheng整zheng個ge凝ning結jie水shui變bian頻pin故gu障zhang的de無wu擾rao切qie換huan。
四、冷卻係統方案
由you於yu變bian頻pin器qi本ben體ti在zai運yun行xing過guo程cheng中zhong有you一yi定ding的de熱re量liang散san失shi，為wei保bao證zheng變bian頻pin器qi具ju有you良liang好hao的de運yun行xing環huan境jing，需xu要yao為wei變bian頻pin器qi配pei備bei獨du立li的de冷leng卻que係xi統tong。根gen據ju現xian場chang的de實shi際ji情qing況kuang，綜zong合he冷leng卻que係xi統tong的de投tou資zi和he運yun營ying成cheng本ben、設備維護量、無故障運行時間，針對實際安裝位置、發熱總量、運營成本、施工費用等因素，此次變頻改造采用了強製密閉式冷卻方案。
weibaozhangbianpinshebeichuyuanquanyunxing，bimianhuanjingwenduhefenchenduishebeidebuliyingxiang，zaibianpinqigonglvguicedulizengjiamibishiqiangzhilengquexitong。gaixitongzuoweibianpingonglvguiwaidefushuzhuangzhi，nenggoubaozhengbianpingonglvguishizhongchuyu25～35℃yunxinghuanjing，dafuduyanchanglvwanggenghuanzhouqi，jianshaoxianchangweihuliang。buxuyaoweibianpinqizaidulijianzhufangwu，bianyaqiguicaiyongkaifangshilengque，qiangzhilengquezhuangzhiyubianpinqigonglvguiyitihuasheji，fuzheyugonglvguidingbu，zhilengyasuojizuanzhuangyubianpinqiguifujin。qiangzhimibishilengquexitongrutu2所示：
 |
| 圖2：強製密閉式冷卻係統 | 通過實際運行，強製密閉式冷卻裝置能夠滿足高壓變頻器運行過程中的散熱需要，設備安裝簡便、快捷，熱交換效率高。
五、節能效果分析
在不同工況下，凝結水係統改造前後，凝結水泵及電機的實際運行參數如表3：
表3：凝結水泵及電機的實際運行參數
負荷
MW |
主汽壓 力Mpa |
主汽流量t/h |
凝泵電流A |
凝泵出口壓力Mpa |
凝泵轉速
r/min |
凝結水流量t/h |
| |
|
|
改前 |
改後 |
差值 |
改前 |
改後 |
改前 |
改後 |
改前 |
改後 |
| 600 |
24.9 |
1807 |
184.2 |
174.9 |
9.3 |
3.09 |
2.53 |
1480 |
1395 |
1450.0 |
1455.0 |
| 584 |
25.3 |
1729 |
182.4 |
163.0 |
19.4 |
3.12 |
2.54 |
1364 |
1414.8 |
1417.8 |
| 570 |
24.7 |
1724 |
182.8 |
162.9 |
19.9 |
3.12 |
2.36 |
1354 |
1418.8 |
1390.6 |
| 550 |
25.2 |
1609 |
177.6 |
151.3 |
26.3 |
3.22 |
2.25 |
1302 |
1325.8 |
1325.7 |
| 530 |
24.9 |
1579 |
178.9 |
144.4 |
34.5 |
3.17 |
2.17 |
1279 |
1332.8 |
1294.5 |
| 500 |
24.7 |
1505 |
172.8 |
134.5 |
38.3 |
3.27 |
1.98 |
1233 |
1246.4 |
1231.5 |
| 480 |
24.8 |
1382 |
171.3 |
120.9 |
50.4 |
3.30 |
1.88 |
1182 |
1217.6 |
1158.4 |
| 450 |
23.3 |
1184 |
164.2 |
100.9 |
63.3 |
3.36 |
1.67 |
1082 |
1115.4 |
1014.0 |
| 400 |
21.0 |
1145 |
156.3 |
95.9 |
60.4 |
3.44 |
1.46 |
1040 |
986.3 |
958.8 |
| 350 |
18.5 |
1050 |
147.4 |
84.0 |
63.4 |
3.50 |
1.20 |
969 |
832.9 |
892.2 |
| 300 |
15.5 |
880 |
142.6 |
68.8 |
73.8 |
3.53 |
1.02 |
878 |
770.0 |
772.0 | 經計算，各負荷點下的節電率如圖3所示：
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| 圖3：各負荷點下的節電率 |
六、結論
此次600MWchaochaolinjiejizuningjieshuixitonggaoyabianpingaizao，xinzengbianpinshebeianzhuangbuzhizainingjieshuibengjiujinweizhi，jieshenglegaoyadianlanhetujianfeiyong。lengquexitongjuncaiyongmibilengquejiegousheji，fengluxunhuanshiyong，fenchenxiao、環境穩定，受外界環境因素影響小，大大降低維修、維護人員的工作強度。
凝結水係統投入運行後各項測試性能指標良好，兩個調整門截流噪音及震動明顯減小，凝結水泵電機最大節電率可達50%，平均節電率為34.6%。除氧器上水壓力由3.7MPa下降到1.2MPa，特別是低負荷的時候，凝結水泵電流由原來的200A最低降低到60A左右，節能效果十分明顯，改造非常成功。
作者簡介：朱東升，男，高級工程師，華能營口電廠生產部，主要從事電氣專業技術管理工作。
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