电厂凝结水泵采用“一拖二”控制方式进行变频改造的应用实例

电厂凝结水泵采用“一拖二”控制方式

进行变频改造的应用实例一、引言凝结水泵是发电厂的重要辅助设备，它负责把汽轮机排汽产生的凝结水进行升压以便回收和再利用。由于机组负荷经常需要变化，致使汽轮机产生的凝结水量也时常变化，造成汽轮机凝汽器中凝结水位不稳定。凝结水位的高或低都不利于汽轮机系统的安全运行，因此在实际运行中保持凝结水位的稳定对汽轮机的安全运行至关重要。汽轮机凝结水位的调节方式通常是通过人工远方调节凝结水再循环门的开度来控制凝结泵的出口流量，从而保持凝结水位在规定的范围内。当汽轮机工况发生变化时，为保持凝结水位的稳定，运行人员需要频繁手动调节再循环门的开度，这种操作相当于“粗调，既增加了运行人员的工作量，同时调节速度较慢，不利于保持凝结水位的稳定。理论分析表明：水泵是一种平方转矩负载，泵的流量变化与转速变化成正比，压力变化与转速变化成正比。当降低水泵转速时，不仅可以改变流量与压力，同时使轴功率明显下降即电机转速变化能适应负荷量的变化，具有明显的节能效果。因此对凝结水泵进行变频调速非常有必要。二、变频改造实例兖矿集团南屯电厂装机容量2X50MW，每台机组配置有两台凝结水泵，正常情况下为一台工作、一台备用。凝结水泵型号：6LDTNA-11，配套电机型号：YLB280-4，110kW。凝结水泵在运行中主要存在的问题有：（1）在不同负荷情况下，凝结水泵均在额定功率下运行，电能浪费较大。（2）实际运行中，凝结水再循环门的开度一般控制在90%左右，理论计算耗能约为30%〜50%，这样既不经济，也不易控制。（3）凝结水泵采用工频直接起动，瞬间电流大，对厂用电网及凝结水泵电机本身均有不利影响。为此，我厂决定对凝结水泵进行变频控制改造。1、“一拖二”的变频控制接线方式根据凝结水泵一用一备的运行方式，经过技术和经济方案比较，我们认为采用“一拖二”的变频控制方式比“一拖一”的变频控制方式要有很多优点。首先可节省一台变频器，降低了设备投资；其次大大提高了变频器的利用率，能够有效发挥变频器的最大作用；再次减少了设备占地面积。当然，“一拖二”的变频控制方式也有其缺点，一旦变频器发生故障将会自动切换到另一台泵工频运行，而在运行中工频泵一般不能再切回到变频状态。下面是我厂凝结水泵采用“一拖二”的变频控制接线方式：（改造前接线如下图左，改造后接线如下图右。）

0.4KV母线（）内为5#泵电机改造前接线2#凝结泵电机1#凝结泵电机变频器改造后接线2、实现的主要功能0.4KV母线（）内为5#泵电机改造前接线2#凝结泵电机1#凝结泵电机变频器改造后接线（1）在正常工作时可以根据汽轮机凝汽器水位的设定值自动调节凝结水泵的转速，维持水位稳定在设定水位值。（2）水位设定值可以在现场通过变频器操作盘数字化设定，直观明了，便于运行人员在线操作管理。（3）当一台凝结泵变频工作到50Hz并且接到DCS送来的高水位报警信号时，能够自动投入另一台凝结泵工频工作（根据工艺要求，投入工频工作的凝结泵停机时由人工发出停止命令）。（4）变频控制柜拖动的两台凝结水泵运行时具有双重互锁功能：硬件互锁和软件互锁。硬件互锁:1#凝结泵在变频运行时，K4与K5互锁同时K4与K1互锁;2#凝结泵在变频运行时，K4与K51#凝结泵在变频运行时，K4与K5互锁同时K4与K1互锁;2#凝结泵在变频运行时，K4与K5互锁同时K5与K2互锁;1#凝结泵在工频运行时，K1与K4互锁同时K4与K5互锁;2#凝结泵在工频运行时，K2与K5互锁同时K4与K5互锁;软件互锁：在系统正常运行过程中，PLC在系统正常运行过程中，PLC实时监控每只开关（或接触器）的开关状态，根据上述硬件互锁逻辑及控制要求控制每台凝结水泵的工作，禁止K1与K4,K2与K5、K4与K5同时闭合。（5）机组启动前，可以指定任何一台凝结水泵作为变频泵主运行，另一台泵为工频泵做备用。变频控制柜在收到DCS送来的启动信号时能够自动启动相应水泵运行，自动启动时遵循下列原则：★当1#、2#凝结泵均为停机状态时，若DCS发出1#凝结泵启动运行信号，PLC控制K4闭合，K1和K5断开，此时K1与K4，K4与K5闭锁，1#凝结泵进入自动变频运行状态；若DCS发出的为2#凝结泵启动运行信号，K5闭合，K2和K4断开，此时K2与K5，K4与K5闭锁，2#凝结泵进入自动变频运行状态。★当1#凝结泵变频运行、2#凝结泵在备用状态时，若此时DCS发出启动2#凝结泵信号，PLC控制K2闭合、K5断开，此时K2与K5闭锁，K1与K4闭锁，2#凝结泵直接工频启动运行。★当2#凝结泵变频运行、1#凝结泵在备用状态时，若此时DCS发出启动1#凝结泵信号时，PLC控制K1闭合、K4断开，此时K1与K4闭锁，K2与K5闭锁，1#凝结泵直接工频启动运行。★在有停机信号时，发出哪一台凝结泵停机命令，则停止相应凝结泵的运行。★控制柜在运行过程中，变频运行的凝结泵或工频运行的凝结泵均不可进行变频或工频的转换，具有互锁功能。（6）当一台凝结泵在运行过程中有故障时，能够根据故障类型自动启动另外一台凝结泵投入工作。（7）在变频控制柜本体两台凝结泵均设有紧急停机按钮，在现场若有紧急情况时，可以就地按动“紧急停止”开关停止相应凝结泵的运行（不管处于变频运行还是工频运行）。3、效益分析南屯电厂自从2005年10月对两台机组凝结水泵进行变频控制改造后，经过一年多的运行，实践证明改造是非常成功的。正常运行中为保持凝结水母管压力不能低于最小允许值，我们对变频器设置了频率下限。由于变频器运行稳定可靠，调节灵敏、快速，对凝结水位起到了“细调”的作用，凝结水再循环门可以在全关状态，减轻了监盘人员的劳动强度，受到了运行人员的一致好评。同时，凝结水泵的节电效果也非常显著。经实测，正常运行中，凝结水泵的平均