一、前言

2015年度，全國電力供需形勢總體寬松。全社會用電量增速同比回落，三產用電量保持較快增長；工業用電量持續負增長，制造業用電量同比降幅擴大；高耗能行業用電量持續負增長，鋼鐵和有色行業用電量環比下降；核電、風電發電量增長顯著，火電發電量連續13個月負增長；各類型發電設備利用小時均同比降低，利用小時降幅繼續擴大；火電新增裝機規模同比大幅上升。

“新電改”政策的逐步實施，導致電力行業的競爭日趨激烈，成本控制也成為了電力企業必須面對的問題。在大量的風機和水泵已經進行了變頻節能改造的情況下，對液力耦合器調速的電動給水泵進行節能改造已經勢在必行了。

部分發達國家把火電廠鍋爐電動給水泵作為變頻節能改造的主要對象。作為耗電大戶：

l  給水泵功率大，能耗高。

l  節能潛力大。對于電動給水泵采用液耦調速的機組，變頻改造后節電率通常在20%左右（跟發電負荷有直接聯系）。

液耦調速作為改變轉差率的調速方式，存在固定的滑差損耗，并且在變速條件下，液力耦合器的效率隨轉速的降低而降低，屬于低效調速。而變頻調速是不耗能的高效調速。近年來，隨著高壓變頻技術成熟，完全取代了液耦調速用在需要調速的各種設備上。

鍋爐電動給水泵變頻調速改造是一個系統工程，改造復雜，難度大，其內容包括電動機的變頻改造、液力耦合器改造、前置泵改造、潤滑油系統改造、控制保護邏輯改造、土建安裝和暖通等。

二、項目概況

某電廠350MW大型燃煤發電機組配置如下：單臺機組鍋爐給水系統配備3臺鍋爐給水泵，采用2用1備運行方式。給水泵系統采用液力耦合器作為調速方式，其中給水泵采用鄭州電力機械廠的300TSBII-JB型，液力耦合器為德國VOITH公司的R16K400M。前置泵為鄭州電力機械廠生產的YnKn350/250J型水泵。系統整體示意圖如下：

鍋爐電動給水泵系統由前置泵、電動機、液力耦合器、給水泵組成。系統根據機組負荷變化，通過液力耦合器調節給水泵供水量的大小，以滿足鍋爐生產系統供水需求。

三、系統改造方案

森蘭結合多年豐富的電廠應用經驗,與用戶進行了多次的現場交流與技術溝通,最終確認了一套最切合現場實際的改造解決方案：單個機組將兩臺運行泵改為變頻驅動，剩余一臺備用泵不做改動，仍采用液耦調速。

改造機械部分包括液力耦合器、前置泵的改造，電氣部分包含電機側以及DCS控制系統改造等內容，方案簡介如下：

3.1變頻器改造方案

項目采用一拖一限流方案：

此方案為一拖一的典型方案，QS1、QS2為隔離開關。系統高壓上電時，電流首先通過限流電阻對系統進行充電，當系統充電完畢后斷路器QF1自動動作，切除限流電阻，系統正常上電，整個高壓上電過程對系統無沖擊，有效的提高了設備使用的穩定性及設備的使用壽命。

隔離柜作用：當變頻器需要檢修或維護（清掃積灰、檢查電纜連接）時，將QS1、QS2斷開，變頻器與電氣主回路之間產生明顯的斷點，確保工作人員的人身安全和設備的安全。

3.2機械改造方案

3.2.1前置泵改造：系統進行變頻改造必須對前置泵的輸出揚程是否滿足給水泵的必需汽蝕余量要求進行校核，以確定前置泵的改造方案。

前置泵改造通常有兩種方案：

l  保留原有運行方式，前置泵不做改動。該方案改造后前置泵變速運行，工程施工量小，無需新增驅動電機，節能量較增加驅動電機的方案更大。

l  增加驅動電機，將前置泵從主電機脫開，改為定速泵。該方案改造后前置泵定速運行，泵體由新增的定速電機驅動。由于轉速不下降，給水泵不會出現汽蝕。

根據現場數據采集統計，并仔細研究分析現場采集到的給水系統運行數據，最終確定前置泵無需進行改造，變頻驅動依舊就能夠滿足變頻改造后現有各個工況情況下的運行需要，不會出現汽蝕現象。為用戶節約了一大部分的成本投入并最大可能的不對原有成熟設計進行變更，減少改造風險。

3.2.2液力耦合器改造通常有三種思路，改造時應根據現場實際情況確定具體方案。

l  保留液耦的調速功能，增加外置輔助油泵，保證系統變頻改造后潤滑油壓正常。由于液耦存在固定滑差損耗，因此本方案無法達到最大節能量。

l  保留液力耦合器的增速功能，取消液力耦合器的調速功能。該方案消除了液耦系統的固定滑差損耗，節能量較方案一高，但改造難度大，周期較長。

l  拆除液力耦合器，定制增速齒輪箱。增速齒輪箱在外型上與原液耦保持一致，其主要作用是增加轉速。該方案特別適合新建項目和現場液耦不方便拆除改裝的場合。

針對液耦調速的弊端，將液耦調速功能取消，改為增速箱連接，消除了液耦本身的滑差損耗，系統節電率得到保證。改造包括液耦本體的改造以及潤滑油路的改造，最終在確保電機、給水泵的穩定運行的前提下，最大化的挖掘節能潛力。

3.3 控制系統改造方案

結合原有控制特點，變頻器控制系統采用專用控制器，同時針對鍋爐各項調節狀態分析可能存在的風險，與原系統完美對接，使用邏輯策略來規避各項可能出現的突發狀況，最終將系統風險控制到最低，現場經過多項試驗最終保證了整個系統的穩定可靠。

四、改造效果

1、項目正式投入運行后，在280兆瓦負荷時電泵耗用功率由8260千瓦降低到5792千瓦，節電率高達29%，降低了1個百分點的廠用電率，節能效果顯著。

2、對現場的控制以及可靠性方面做了大量的試驗，最終證明改造后系統仍可保持原有的備用方式并不影響給水系統的可靠性，并未引發可能存在的改造風險，項目實施圓滿結束。

改造現場：

五、總結

大功率鍋爐給水泵的突破性改造，標志著大型火力發電機組變頻節能改造新的高度，其顯著的節能效果，穩定可靠的產品性能，完美的解決方案，是改造成功實施的原動力，為國內電力企業節能降耗提供了新的思路，森蘭也再次證實了作為國產變頻領軍企業的雄厚技術實力。