高壓變頻泵在母管制循環(huán)水泵上的合理應用

2005年3月電力設備@eMar. 2005第6卷第3期Electrical EquipmentVol.6 No.3高壓變頻泵在母管制循環(huán)水泵上的合理應用吳曉明(北京新電創(chuàng )拓科技有限公司,北京100043)摘要:天生港發(fā)電廠(chǎng)的循環(huán)水系在冬季運行時(shí),存在運行方式不靈活、有較大電能損失的弊端,為實(shí)現節能、負荷調節靈活的需要,對9號循環(huán)水泵進(jìn)行了高壓變頻改造,文章分析了如何在允許的范圍內調節水泵工作在高效區,認為管理特性的改變、水泵特性的合理配置是管網(wǎng)共母管制高效運行的關(guān)鍵。關(guān)鍵詞:變頻;循環(huán)水泵;母管;節能中圖分類(lèi)號:TM921.51天生港發(fā)電廠(chǎng)的循環(huán)水系統為單元母管制,7.8.9水泵的工況點(diǎn)使原來(lái)越出高效區的工況點(diǎn)回到高效區號循環(huán)水泵是為89號發(fā)電機組提供循環(huán)冷卻用水。該內。因此能否改變水泵在管網(wǎng)中的特性曲線(xiàn),適應服泵組合原是為2 x 125 MW機組設計,該廠(chǎng)2002 年進(jìn)行了務(wù)點(diǎn)參數的變化,所進(jìn)行改造的水泵揚程的欲量是改低壓缸擴容改造,改造后單元容量為2x135 MW正常運造可行性的首要條件。循環(huán)水泵在不同轉速下的HQ行,2臺工作1臺備用。冬天,由于氣溫較低,2臺機組滿(mǎn)曲線(xiàn)示意圖見(jiàn)圖1。負荷運行時(shí)只需夏季用水量的65%。為節約電能。通常是1臺水泵運行,外加1臺300 kW小循環(huán)水泵補充水量。目前,小循環(huán)水泵已拆除,為保證冬季滿(mǎn)負荷發(fā)電，0.15MPa必須將2臺1 000 kW的循環(huán)水泵同時(shí)運行,為此將浪費0.11MPa40%左右的電能。為了使機組運行方式靈活,節約能源，0.09MPa對9號循環(huán)水泵進(jìn)行了高壓變頻器調速改造。1高壓變頻泵與工頻泵并網(wǎng)運行的可行性為適應負荷和季節變化,7、8.9號循環(huán)水泵進(jìn)行0 Q2了水泵葉輪角度可調整和8號水泵電機變極改造,葉Q流量/m3s-1輪可變角度的改進(jìn)取得成功,8號水泵電機變極改造圖1循環(huán)水泵在不同轉速 下的特性曲線(xiàn)示意圖后在母管制的循環(huán)水系統中轉速太低，造成水泵出口壓力低,以至于不出水而不能使用。圖中,N、N'曲線(xiàn)分別為工頻泵的泵葉角度在1.1在可調葉片角度泵中的應用-49、-6°的H-Q曲線(xiàn);n、n、n曲線(xiàn)分別為泵葉片冬季,晚間高負荷時(shí),2臺1000kW泵需要同時(shí)角度在+2° .0°、-8°的H-Q曲線(xiàn)。運行。運行方式是,2臺泵都調至葉片最小角度夏季高峰期正常運行時(shí),變頻泵運行在Q.,工頻(-8°),循環(huán)水量可滿(mǎn)足高峰負荷要求,電機工作電泵運行在01。低谷時(shí),變頻泵和工頻泵都運行在Q2,流為1=2x70 A=140 A,功率因數僅為0.63。但在變頻泵與工頻泵出水量基本相等。此時(shí)變頻泵工作晚間低負荷時(shí),僅需要1臺泵運行.將葉片角度調為在42 Hz.均工作在2臺泵高效區內。汽輪機冷凝器+2*,另1臺泵停運,也需將葉片角度搖到+2° ,作為進(jìn)水壓力可以在一定范圍內波動(dòng),所置換的熱量與汽事故熱備用,操作比較繁瑣。輪機排氣量、冷卻水的溫度、水量有關(guān),也就是與同一為了適應節電需要和隨負荷調整方便.在其中9季節同一負荷下水的流速有關(guān)。在滿(mǎn)足母管水壓的號泵加裝了Diamond -HV06/1250高壓變頻泵。該廠(chǎng)同時(shí),降低頻率至40Hz以下時(shí),工頻泵出水量大于設計的3臺循環(huán)水泵(7.8、9號),3號循環(huán)水泵的葉變頻泵,并且效率開(kāi)始降低。在本系統中,工頻泵運片角度可調節,調節范圍為-8°~ +2° ,設計揚程18行在最小葉片角度.變頻泵運行在最大葉片角度。變m,管網(wǎng)水壓可在0.085~0.12MPa之間波動(dòng),因此也頻泵運中國煤化工繼續降低變頻泵將給管網(wǎng)水泵配置和調速節能留有了很大空間。水泵由于日|Y片CNMHG因為悶泵而引起振調速只能改變水泵的特性曲線(xiàn)并不能改變水泵的性能動(dòng)。2臺泵工作的最佳區域為42 ~48 Hz。和管路特性,工程.上采用水泵調速、調流量之所以節為了適應冬季對循環(huán)水量變化的要求,以及工頻能,實(shí)質(zhì)是把水泵運行中存在的富裕揚程降低或改變泵與變頻泵的理想配置，工頻泵的泵葉片角度-般在78電力設備第6卷第3期-60(H-Q曲線(xiàn)N'),變頻泵仍在+2°。這種組合方增加可調節供水量,提高效率并保持管網(wǎng)恒壓。保持式可以使組合的效率曲線(xiàn)左移,保證在更低頻率運行管網(wǎng)恒壓,不是有效調節水泵在高效區工作的完全必時(shí),仍能工作在高效區。而且在低頻30Hz以上不會(huì )要方法,盡管可使并網(wǎng)的每臺泵工作在給定的壓力出現悶泵現象。下,某些泵卻可能出水很少或根本不出水,特別是對低峰負荷,變頻泵單獨變頻運行，可在42 ~50 Hz范于軸流泵,在悶泵臨界點(diǎn)上會(huì )出現振動(dòng)，嚴重影響管?chē)鷥日{節。若發(fā)電機組單臺運行.可在38 ~46 Hz范圍內網(wǎng)穩定和水泵安全運行。運行。高峰時(shí),2臺泵[ -6° +( +2°)]組合,變頻泵工作另-方面,注意電機的負載率是否合適,若轉速在45 Hz,工作電流1=68 +70= 138(A)。如此,滿(mǎn)足了工較低,即使水泵的效率較高,但電機的負載率太低,則況要求的同時(shí),使調節手段和節能空間以及循環(huán)水備用整機效率也會(huì )很低,達不到節能的目的。容量有了更大的改觀(guān)。水泵調速最理想的控制方式應是水泵的供水量1.2在不可調葉片 角度泵中的應用能保持管網(wǎng)的服務(wù)壓力不變,水泵轉速的變化使水對于不能變換葉片角度的水泵,如果水泵經(jīng)控制泵的Q-H曲線(xiàn)與管路特性曲線(xiàn)相吻合。.這樣水泵閥連到母管上,則母管壓力與水泵流量的關(guān)系發(fā)生了在有效調節范圍內始終工作在高效區。實(shí)際上是很變化。母管壓力與水泵流量的關(guān)系見(jiàn)圖2,圖中原平難做到這樣調節的。為此,可采取模擬管路特性的坦的特性曲線(xiàn)n, ,經(jīng)閥門(mén)降壓后變?yōu)閚 ,壓力特性變控制方法,即在控制軟件中輸入經(jīng)實(shí)際測得的管路陡了。如果變頻泵出口閥門(mén)全開(kāi),那么變頻泵仍然是特性曲線(xiàn),采用水泵出口壓力和水泵流量?jì)蓚€(gè)變量.特性n,當變頻泵調速運行時(shí),HQ特性曲線(xiàn)平行下對水泵轉速進(jìn)行自動(dòng)控制.使壓力和流量按輸人的移如ng ,這樣通過(guò)關(guān)小閥門(mén)控制使特性變陡的工頻泵曲線(xiàn)變化。和調頻泵可在很大范圍內找到母管壓力平衡點(diǎn)，也就2結束語(yǔ)是變頻泵的調速范圍變大,但閥門(mén)上的能量損失較大。圖2中,n特性到n2特性間的壓力損失與相應HQ特性較陡或經(jīng)采取措施改變水泵在管網(wǎng)中H-流量的乘積,即損失在閥門(mén)上的能耗"。Q特性,即管路壓力損失占總揚程的大部分或服務(wù)壓力變化較大的系統,可采用水泵調速,變頻調速控制以后,可以使泵機在低速小流量時(shí)實(shí)現高效節能運行。管阻壓降若管路水壓損失占總揚程的比例較小和服務(wù)壓力變化較小的系統,采用水泵調速不一定是經(jīng)濟合理的。閥門(mén)壓降3參考文獻-管阻特性[1]嚴學(xué)高“論- 拖幾”方案可行性.變頻器世界,00,(7).809 ~90.Q流量/m2.s-1[2]張承慧 ,趙敏.李洪斌城市水廠(chǎng)供電水泵站最小軸功率優(yōu)化圖2母管壓力 與水泵流量的關(guān)系控制與措施比較,變頻器世界,2003 ,(5):6 ~7.相同特性的變頻泵與工頻泵并網(wǎng),在原特性較平坦時(shí),變頻泵很難降頻供水,如工頻泵原來(lái)已人為加上閥門(mén)特性變陡后并網(wǎng),雖然可以降頻減少送水,但收稿日期:2004-10-22網(wǎng)管不能穩壓且變頻泵調速不一定能補償閥門(mén)增加作者簡(jiǎn)介: .吳曉明( 1958-),男,工程師,從事變頻器研究、應用工作。的損失。解決的方法是提高變頻泵的壓力及容量以Rational Application of High Voltage Variable Frequeney Pumps inHeader System Circulating Water PumpsWU Xiao-ming(Bejig New Diamond Technology Corporation Ld.Bejjing 100081 ,China)Abstract: Problems such as inflexible operation mode,arger etric cnerg.中國煤化工eration on the crculaing .water pumps in Tianshenggang Power PlantIn order to meet the energy-saCNMHG_quirements,No.9 circulat-YHc the, operateing water pump was retroftted by using high voltage variable frequency mou.1u papus auayom uww w xeep the pump toin high efitieney zone within the alowable range,and considered that the change of management characteristics and rational alocation ofpump characteitics were key to the high eficiency operation of common header system piping network.Keywords: variable freqency;eirculting w ater pump;header.