【实例】泵的变频改造到底有多大影响

采用两种方法运行时A₁点和A₂的泵轴功率分别为：

P₁ = Q₁H₁ρg/1000 (2-4)

P₂ = Q₁H₂ρg/1000 (2-5)

ΔP = P₁ - P₂ = ( H₁ - H₂) Q₁ρg/1000 (2-6)

用节流控制流量比用变频调速控制时多消耗了ΔP的功率，而且消耗随着着阀门的开度减小而增加。另一方面，用变频调速控制时，由水泵的叶轮相似定律，当转速从n₀变为n₂时，Q、 H、P大致变化关系为：

Q₁=Q₀(n₂/n₀) (2-7)

H₂=H₀(n₂/n₀)2 (2-8)

P₁=P₀(n₂/n₀)3(2-6) (2-9)

由以上几个公式可知，流量与转速的一次方成正比;扬程与转速二次方成正比;而泵的功率与转速的三次方成正比。当水泵转速下降时，消耗的功率也大大下降，因此节能改造潜力非常大。所以，比较理想的节能措施就是采用变频调速方式来调节流量。

3 #4机凝泵的变频改造

浙江浙能温州发电厂#4机组是300MW燃煤机组，各辅助系统配备的容量在1000KW以上的6KV电机有电泵电机、凝泵电机、循泵电机、引风机电机、送风机电机及一次风机电机共11台。经综合比较认为对凝泵变频改造工艺最简单、方案最易实施、节电潜力最大。2009年12月在#4机组A修期间对凝泵进行了变频改造，凝泵共二台，电机额定功率1120KW，正常运行方式为一工作一备用、一变频一工频。变频器采用上海安川公司生产的FSDrive-MV1SDC13C高压变频器。采用交一直一交直接高压(高一高)方式，主电路开关元件为IGBT。

3.1 FSDrive-MV1SDC13C变频器的结构

FSDrive-MV1SDC13C变频器采用功率单元串联多电平(又称功率单元多重化结构)方式，电流矢量控制的正弦波PWM调制方法，利用成熟的低压变频技术和功率器件IGBT, 从原理上保证了系统的可靠性，由于采用功率单元多重化结构和正弦波PWM调制方法使得变频器的输出波形极接近正弦波，畸变率小于1%。功率单元和控制系统之间采用光纤通讯，实现强弱电间的完全电气隔离，提高了整个系统的抗干扰能力。隔离变压器为三相干式整流变压器。变压器原边输入6KV电压，Y型接线方式，副边绕组分三组共18个，延边三角形接法，为每个功率单元提供三相电源输入。

为了最大限度抑制输入侧谐波含量，同一相的副边绕组通过延边三角形接法移相，绕组间的相位差10o。

图3-1 FSDrive-MV1SDC13C变频器电路拓扑图

整套变频装置由旁路柜、变压器柜及功率单元(含控制)柜组成。在旁路柜内，装有变频器输入、输出隔离闸刀及旁路隔离闸刀等，可根据需要在变频器停运的情况下，实现变频回路和工频回路的手动切换。在变压器柜内，装有多重移相变压器，变压器能承受系统过电压和变频装置产生的共模电压以及谐波的影响。

在功率单元柜内装有功率单元、控制各个回路启停的开关、控制各个功率单元协调工作的控制板，以及整套变频装置同外部系统的接口等。对变频器的启停操作，通过切换开关，既可以通过就地的按钮控制，又可通过远方的DCS控制来完成。

变频装置根据DCS给出的速度调节信号自动的控制电机的转速，并且在就地和远方都可以监视变频装置的运行状态。变频装置带故障自诊断功能，能对所发生的故障类型及故障位置提供中文指示，并能在就地显示并远方报警，便于运行人员和检修人员能辨别和解决所出现的问题。

3.2 变频改造后的节能效果分析

1) #4A凝泵在改造前后的电流变化对比分析，#4A凝泵变频改造前后的电流变化表：

表3-1 #4A凝泵变频改造前后的电流变化

机组负荷(MW)

300

250

150

80

改造前电流(A)

107

100

86

79

改造后电流(A)

57

42

26

19

从表3-1可以看出凝泵变频后电流有明显的下降:

2) 将2010年2月26日至3月2日#3机凝泵(未变频改造)与#4机凝泵的电耗率进行对比计算，从而算出#4机凝泵变频改造后的节电效果(数据取自运行报表)，进而对改造项目的经济效益进行分析计算。

表3-2 #3机凝泵电耗率(#3A凝泵运行)和改造后的#4机凝泵电耗率 (#4B凝泵运行)对比计算:

机组发电量

(×60万kWh)

凝泵用电量

(×0.6万kWh)

机组负荷率

(%)

凝泵电耗率

(%)

#3机

2355

65.5%

#4机

2473.2

68.7%

#3A凝泵

11.88

0.501

#4B凝泵

4.68

0.189

变频装置冷却的空调功率10kW(二台10KW空调运行，按50%出力)，变频装置控制电源、冷却风扇及照明等的损耗忽略不计，增加用电约10kW。

增加的用电量为：10X24X5=1200(kWh)

按以上增加损耗后的电量对凝泵的电耗率进行修正：(4.68+0.12)/2473.2=0.194(%)

#4机凝泵单电耗率减少：0.501-0.194=0.307(%)

#4机凝泵节电率：=(0.501-0.194)/0.501=0.307/0.501=61.3(%)

#4机2010年全年负荷率70%左右，与分析时间段机组负荷率基本相符。

2010年#4机的计划发电量为14.94亿kWh,按此发电量计算,#4机凝泵将节电:

14.94X10000X0.307%=458.66(万kWh)

按每1kWh电价为0.34元计算，每年节电费用为：458.66X0.34=155.49(万元)。

项目实际改造费用为168.5万元，变频改造后节能效果十分明显，基本上一年就可以收回改造投资。

4 结论

温州发电厂这次##4机凝结水泵变频改造达到预期的目的，节电率达到了61.3%。此次变频改造为其它大容量高压辅机变频改造提供重要的参考。

高压变频器经过十多年的发展，技术已经逐渐成熟，性价比有了很大的提高。火力发电厂中风机和水泵数量很大，采用变频调节方式取代传统的节流调节方式，将是节能降耗重要技术手段。