凝结水泵的变频节能改造

某电厂 2 台机均为 300MW 机组（燃烟煤）设计，每台机各有 3 台凝结水泵（每台凝结 水泵带 50%负荷），型号为 7LDTNB—7PJ 立式多级凝结水泵、流量是 400t/h、扬程是 275m， 配用额定功率YKL400—4 型电动机，并且均为定速泵。凝结水是发电厂汽轮机内做完功的蒸汽在凝汽器冷却凝结之后，集中在热水井中，这 时凝结水泵的作用是把凝结水及时地送往除氧器中，维持凝结水泵连续、稳定运行，是保持 电厂安全、经济生产的重要条件。监视、调整除氧器内的水位是凝结水泵运行中的一项主要工作。在正常运行状态下， 除氧器内的水位不能过高或过低。当机组负荷升高时，凝结水量增加，除氧器内的水位相应 上升；当机组负荷降低时，除氧器内水位相应降低。

 2.1 根据电机学原理可知：功率与转速的 3 次方成正比，利用这一变频调速节能原理，降 低转速可以大幅降低功率。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，变频调速 装置通过改变频率来改变电动机转速，从而改变凝结水泵的出力，可使电动机处于最佳运行 状态，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。变频调节的节能原理：多数电厂的凝结水泵属于定速泵，在机组运行中，其凝结水系统 的供水流量由凝结水泵出口的除氧器调节门及凝结水再循环门控制。若没有变频调节，则凝 结水泵出口的除氧器调节门及凝结水再循环门的截流损失将会很大；同时，系统管道阻力也 会增大，凝结水泵的效率会降低，损失大量的电能，增加了机组的煤耗。凝结水泵改为变频 泵就是要减少阀门截流损失，提高机组经济性，以达到节能减排之目的。2.2 变频调节的优点：变频调节特性好，灵敏度高、响应快，动作迅速、在给定的凝结水 系统压力及水位值附近调节。其微调作用功能强，大偏差时，快速动作、响应时间短、调节 速度快；小量调节时，动作缓慢，有极强的微调功能。

3.1 由于凝结水泵是定速泵，除氧器内的水位调整是通过改变除氧器上水门、凝结水再循环的开度进行的，除氧器水位采用除氧器上水调节门及凝结水再循环投入自动，使凝结水压 力维持在 0.18～0.22MPa、除氧器水位维持在 2100mm～2300mm 之间。造成凝结水系统节 流损失大，凝结水泵效率低，电能损耗大。3.2 生产现场噪声大，凝结水泵运行因再循环调节门的节流，而使现场噪声非常大。3.3凝结水再循环阀门由：阀体、蝶板、多层次阀座、阀杆、传动机构等主要部件组成。由于频繁地用凝结水再循环阀门调节，造成阀门门键变形、振动增加、电动头损坏，关闭不严密等现象。 

改造采用了“2 拖 2”的运行方式，即 2 台变频器连接 2 台凝结水泵电动机。在正常运行的时候，2 台变频凝结水泵运行，1 台工频凝结水泵备用，一旦运行凝结水泵跳闸或凝结 水母管压力低于1.2MPa，则备用工频凝结水泵通过逻辑判断，自动联启，恢复定速运行方式，保证机组的安全运行。 

由于凝结水泵改为变频泵后，检修的维护量将减少。避免因通过阀门控制使凝结水泵过 多偏离额定工作区而引起的振动。在通常情况下，变频调节的应用主要是为了降低泵的转速， 由于启动缓慢及转速降低，相应延长了许多零部件，特别是密封件、轴承的寿命。实现了凝结水泵出口的除氧器水位调节阀门的全开、凝结水再循环的阀门全关，减少了阀门节流损失，节约了大量的厂用电。

6.1 减少电动机启动时的电流冲击：电动机直接启动时的最大启动电流为额定电流的 7 倍；星角启动为 4～5 倍；电动机软启动器也要达到2.5 倍。而变频启动时，基本无冲击电流，其电流从零开始，随着转速的上升而增加，最大不会超过额定电流，观察变频器启动的负荷曲线，可发现其启动时基本没有冲击，这就消除了对电动机的冲击应力，延长了电动机的使用寿命。因此，凝结水泵变频运行解决了电动机启动时的大电流冲击问题，消除了大启动电 流对电动机、传动系统和主机的冲击应力，大大降低了日常的维护保养费用。电动机实现了真正的软启动、软停运，使水泵工作平稳、启动平滑，消除了机械的冲击 力。由于变频装置的内滤波电容产生的改善功率因数的作用，电动机空载电流大大减小，电动机降低速度运行以及工作在高效率区，使电动机的温升和轴承温升下降明显，延长了系统的使用寿命及系统大修周期，节省了大量的检修费用。

6.2 凝结水泵电机改变频前、后的定子线圈温度对比：如下图～1

6.3 改善了运行环境：凝结水泵改为变频调节泵后，降低了凝结水泵的转速同时，噪声会大幅度地降低，当转速降低 35%时，噪声可减少40 多dB。同时，电动机的运行噪音明显下降，大大改善了现场的噪音污染。变频调节运行后，其除氧器上水调节门可全开及凝结水再 循环门全关，利用转速调节流量和压力，改善了阀门调节时对管系的冲击，降低了调节阀前、后管系泄漏的可能性，提高了系统的安全性、可靠性。6.4 节能效果显著。目前为了保证机组安全，系统内绝大多数机组对凝结水泵使用变频调节，效果更为明显。且已在很多电厂得到实践检验。6.5 凝结水泵改变频前、后的运行参数对比：如下图～2

某电厂 1、2 号机组凝结水泵电机采用变频运行，经过 2 年的运行观察，凝结水系统运行稳定，机组负荷越低，凝结水泵节能效果越明显。 

7.1 因 1、2 号凝结水泵的变频器电源取自 6KV 工作 1 段，为避免工频备用凝结水泵与变 频器电源在同一母线上，3 号凝结水泵的工频取自 6KV 工作 2 段。在正常运行时，1、2 号 凝结水泵变频运行，3 号凝结水泵工频备用。7.2 在正常运行过程中，若变频运行凝结水泵发生故障跳闸，则工频备用凝结水泵自动联 启，同时变频器指令自动减至0，除氧器调整门自动减至 60%开度（若原除氧器调整门＜60%， 则保持不变）。7.3 在正常运行时，若变频运行凝结水泵出力不足（出口压力＜1.2MPa），则工频备用凝结水泵自动联启，同时变频器指令自动加100%，除氧器水位调整门自动减至 60%开度（若 原除氧器调整门＜60%，则保持不变）。7.4 当负荷低于50%时，若变频器自动调节跟不上，则解自动改为手动调节，适当提高凝 结水泵转速，确保凝结水母管压力在 1.2MPa，同时调整除氧器水位调整门以维持正常水位。7.5每月 8 日、25 日，定期启动3 号工频凝结水泵运行4h，正常后停止运行备用。 

本文讨论了目前300MW 供热发电机组凝结水泵由定速泵改为变频泵，通过认真分析原因、深入现场调查、研究、为解决实际工作中保证凝结水系统运行稳定、减少厂用电率、防止凝结水泵再循环阀门的损坏等问题，提出了相应的改造方案，该改造方案希望能对同类型的机组运行提供思路和借鉴的经验。