100MW机组给水系统高压变频改造可行性是嘛

100MW机组给水系统高压变频改造可行性研究

摘要：本文针对100MW机组给水系统中存在的问题和运行工况，提出了完整的系统解决方案。对方案的可行性进行分析论证后认为，在给水系统中采用高压变频调速技术进行改造能够解决系统中存在的问题，并且取得良好的经济效益。

关键词：给水系统 变频 改造方案

一、概况：

自1996年创建北京京丰热电有限公司100MW机组锅炉给水系统主要由三台6kV/1600kW给水泵和给水泵母管高、低负荷调节阀门、高压加热器等设备组成，系统结构见下图所示。系统正常运行情况下，给水泵采用两用一备方式运行。给水泵将除氧器的水通过高压加热器后输送至高加、省煤器二次加热最终进入汽包，参与汽机、锅炉的运行循环。通常，系统根据机组负荷高低我国塑机行业的国际影响力不断提高，控制主给水调整门和低负荷调整门的开度，调节主给水流量，从而达到稳定汽包水位的目的。在这种调节方式下，系统主要存在以下几个问题：

1、 采用给水泵定速运行，阀门调整节流损失大、出口压力高、管损严重、系统效率低，造成能源的浪费。

2、 当流量降低阀位开度减小时，调整阀前后压差增加工作安全特性变坏，压力损失严重，造成能耗增加。

3、 长期的40～70％阀门开度，加速阀体自身磨损，导致阀门控制特性变差。

4、 管压力过高威胁系统设备密封性能，严重时导致阀门泄漏，不能关严等情况发生。

5、 设备使用寿命短、日常维护量大，维修成本高，造成各种资源的极大浪费。

解决上述问题的重要手段之一是采用变频调速控制技术。利用高压变频器对给水泵电机进行变频控制，实现给水流量的变负荷调节。这样，不仅解决了控制阀调节线性度差、纯滞延大等难以控制的缺点，而且提高了系统运行的可靠性；更重要的是减小了因调节阀门孔口变化造成的压流损失，减轻了控制阀的磨损，降低了系统对管路密封性能的破坏，延长设备的使用寿命，维护量减小，改善了系统的经济性，节约能源，为降低电厂厂用电率提供了良好的途径。

二、系统方案的选择

由于系统采用两用一备方式运行，因此考虑采用一工一变运行方案或两变运行方案。原给水系统采用阀门调整的H-Q特性曲线可见图1，两台工频泵的特性曲线合成为n。在100MW负荷时，管特性为rA’，阀门全开情况下的泵工作点为A，采用阀门调节，开度减小后系统的有效工作点为A’。也就是说，100MW负荷情况下锅炉系统只需要的压力11.0Mpa,流量385m3/h的给水工况。两台泵的有效功率PA’ 是与“A’-.0”围成的面积相对应部分，而“A- A’-11..0”围成的面积对应的功率PAA’ 被阀门节流消耗掉了。90MW负荷，70MW负荷的工况与100MW相类似。从图1中可以看出，机组负荷对流量的需求越低，截流功耗也越大、系统效率降低越多。

系统如果采用一工一变运行方案，此时管阀门全开、一台变频泵调速运行时的给水系统H-Q特性曲线如下图右所示的n0 。在100MW负荷时，管特性为rA’，工频泵的特性曲线为n0，实际所需压力为11.0Mpa，工频泵的有效排量为270m3/h与O点对应。另一台泵变频运行后，泵转速降低，其特性曲线为由额定曲线降为nA ’ ，其有效工作点即为A’ ，泵有效功率PA’为“A’-.0”围成的面积对应功率值，系统不再有截流损耗。但是系统在机组负荷70MW时，给水流量260 m3/h小于单台泵的额定排量270m3/h。变频泵的调节已无法满足系统控制的需要，此时可以停止工频泵运行由变频泵满足系统流量调节要求，但是一台变频泵的运行将大大降低系统运行安全性能，是不可取的。

如果在变频泵和工频泵同时运行的情况下，满足系统负荷要求，则必须在负荷降低后采用阀门调节流量。而此时，变频泵需维持泵出口压力与管压力相等，输出流量降为“零”(实际上是出口流量接近于零)，运行特性曲线为nC。变频泵在零排量功耗增加了系统低负荷下的利用 铜电镀电极太阳电池技术平台 来进行技术开发、测试及验证给水泵系统功耗，整体效率降低；而且一工一变运行方式下的给水系统控制方案的复杂性提高不利于调峰机组的频繁调节工况。一台泵长期运行于满负荷状态将影响设备的使用寿命。

因此，采用一工一变的运行方案不适合于调峰机组的锅炉给水泵系统。

图1

图2

鉴于上述情况，提出系统采用两台给水泵同时变频调节的控制方案。该方案可以保证两台泵的工作点一致，系统响应范围宽可以满足机组负荷变化的不同需求。采用两台变频运行的方案，管阀门全开，两台变频泵调速运行时的给水系统H-Q特性曲线如图3所示。两台变频泵的特性曲线合成为n，当机组负荷变化时，给水泵转速降低，其工作点与系统有效工作点一致，大大提高了系统效率，而且采用变频调节后系统响应快、线例如SPEC的有机衬里性度好、易于汽包水位自动的投入。在100MW负荷时，管特性