1、1变频调速型液力耦合器电动给水泵在 200MW 汽轮机组上的应用简介1 引言大唐双鸭山热电有限公司，位于黑龙江省双鸭山市东部经济开发区，在双鸭山东环高速内侧，距市中心 4km。电厂装有 2200MW 汽轮发电机组。每台机组设置 2 台100%容量的电动给水泵,1 台运行、1 台备用。电动机额定电压为 6kV，电动机（5500kW、 595A、1493r/min ）通过调速型液力耦合器（YOT51 、5100kW、5090r/ min）驱动给水泵（200TSBB-J） 。2 台机组先后于 2006 年投产。给水泵耗电量，是电厂主要辅机耗电量之最。2010 年 1、2 号机组给水泵年平均耗电量占发
2、电量的 2.5%,占生产厂用电率的近 33%。给水泵做为生产过程的主要辅机，其耗电量是最大的。直接影响供电煤耗，影响发电成本，影响能源消耗。因此对电动给水泵的调速方式进行优化和改造，是十分必要的。为贯彻落实国家和集团公司的节能要求，为降低电动给水泵的年耗电量，降低给水泵的年运行费用，降低供电煤耗，大唐黑龙江发电有限公司，大唐双鸭山热电有限公司，大唐黑龙江节能服务有限公司，选择了变频调速型液力偶合器电动给水泵改造方案。2 液力耦合器调速与变频器调速效率比较图 1 变频调速与液力耦合器调速效率的比较在不同负荷率下，变频调速型液力耦合器调速效率与液力耦合器调速效率比较列表如表 1 所示： 2表 1
3、变频调速型液力耦合器调速效率与液力耦合器调速效率比较 负荷率% 变频器效率 %变频调速型耦合器%液耦器效率% 效率差%90 96 93 87 680 96 93 78 1570 96 93 68 2560 95 92 58 3450 94 91 49 42通过上述比较；可明显看出，变频调速型液力耦合器效率（100%负荷除外）比液力耦合器调速效率高出很多，有着显著的节能潜力。用变频调速型液力耦合器调速替换液力耦合器调速，可以有效解决液力耦合器低转速比时效率低能耗高的问题，能够实现节能降耗的目标。3 变频调速型液力耦合器电动机通过液力耦合器驱动的给水泵，是不能直接改为变频调速的。给水泵进行变频改造
4、的关键是如何改造液力耦合器，将液力耦合器改造成变频调速型液力耦合器，即改造成多功能液力耦合器。所谓多功能液力耦合器，就是在保留液力耦合器调速功能的基础上,增加液力耦合器的增速齿轮箱输出功能。实现这一改造后，液力耦合器具有了 2 种功能，一是工频运行时的液力偶合器的调速功能（这是原来就有的） ；二是变频运行时的增速齿轮箱输出功能（这是改造后新增的） 。2 种功能可以进行切换。将 2台液力耦合器都改成多功能液力耦合器，配备 1 台高压变频器，4 台断路器，就可以实现 200MW 汽轮机组给水泵变频一拖二改造了。 4 给水泵变频一拖二解决方案4.1 给水泵变频一拖二方案的电气一次接线给水泵变频一拖二
5、方案的电气一次接线如图 2 所示。虚线框内设备,为实现给水泵变频一拖二方案增加的设备。M用户开关Q F 2电动机 2M用户开关Q F 1电动机 16 k V 母线 段小车 开关Q F 5小车 开关Q F 6小车开关Q F 3小车开关Q F 46 k V 母线 段图 2 给水泵变频一拖二方案的电气一次接线图方案说明：这一方案的运行方式是灵活的，每台泵都可以变频运行，每台泵都可以工频运行，正常运行方式为 1 台泵变频运行，另 1 台泵工频备用。其切换方式是：每台泵都可以3由变频运行切换到工频运行，然后以变频器启动备用泵后，停止工频泵。变频运行泵故障跳闸时，连锁启动工频备用泵。4.2 变频器的选配根
6、据给水泵轴功率,给水泵电动机的参数,结合大唐双鸭山热电有限公司现场给水泵实际运行情况,选配东方日立（成都）电控设备有限公司进口成套的日本日立公司变频器型号为 DHVECTOL-HI05500/06 4.3、变频器通风散热为确保变频器可靠运行，采用空水冷通风散热方式，空水冷布置如下图所示.5 节电效果大唐双鸭山热电有限公司，1 号汽轮机组变频调速型液力耦合器电动给水泵改造工程于 2011 年 9 月 18 日开工 10 月 7 日正式投运，节电效果明显，改造成功。我们对改造前后不同负荷工况下，给水泵的运行参数和改造后#1、#2 机组相同负荷工况下，变频调速给水泵和耦合器调速给水泵耗电量进行了测试
7、，其结果如表 2 表 3 所示。表 2 1 号机组改前不同负荷工况下主要运行参数序号 负荷（ MW）负荷率% 给水泵电机电流（A）给水母管水压（MPa ）主蒸汽流量（t/h)给水流量（t/h)1 200 100 454 15 566 6602 180 90 421 149 504 5713 160 80 388 144 438 5104 140 70 362 143 391 4435 120 60 310 126 329 380表 2 1 号机组改后不同负荷工况下主要运行参数序号 负荷（MW）负荷率% 给水泵电机电流（A）给水母管水压（MPa ）主蒸汽流量（t/h)给水流量（t/h)1 180
8、 90 304 14.8 514 6102 170 85 294 14.7 468 5073 160 80 285 14.6 450 469.34 150 75 273 14.5 423 450.25 140 70 261 14.4 402 428通过改前改后机组运行参数比较，相同负荷下电流下降比较明显，平均下降107A，平均电流下降率为 27.41%！41 号机 2 号给水泵变频改造后节电效果：为测试变频改造后节电率，2 台机组带同样负荷进行了变频调速泵与液力耦合器调速泵耗电量对比试验，试验结果如表 4 所示。表 4 变频调速泵与液力耦合器调速泵耗电量对比试验1 号机 2 号变频调速电动给水
9、泵2 号机 2 号液力耦合器调速电动给水泵发电量 365（万 kWh） 366（万 kWh）运行方式 变频 工频耗电量 63609（kWh） 80582（kWh）1 号机 2 号给水泵日节电量 16973（kWh）1 号机 2 号给水泵每小时节电量 707.20（kWh）1 号机 2 号给水泵节电率 21%由此可以看出在年平均负荷率 76%的运行工况下,给水泵变频调速运行,年可节电5304063kWh,其节电率为 : 21%，就等于增加上网电量 5304063kWh，可增加产值 202万元/年（平均上网电价为 0.38 元/kWh）,可折合成标准煤 1664t/年(供电煤耗为313.7g/kWh)。6 结束语通过大唐双鸭山热电有限公司，1 号汽轮机组变频调速型液力耦合器电动给水泵的变频一拖二改造实践，证明变频调速型液力耦合器，即多功能液力耦合器是实现变频一拖二改造的核心技术。液力耦合器不动，将耦合器改造成多功能耦合器，进而实现变频一拖二给水泵解决方案，在国内外均属首例，属科技创新，是 200MW 汽轮发电机组给水泵变频改造的最佳方案。运行实践证明节电是明显的，效益是可观的。这一解决方案也可以应用到 300MW 和 600MW 空冷汽轮机组的液力耦合器调速的电动给水泵改造中，其节电效果将更加明显，效益将更加可观。
