工频高压锅炉给水泵变频改造报告

胡刚廖尚君

胡刚HUGang曰廖尚君LIAOShang-jun（中国石油四川石化有限责任公司，彭州611930）（SichuanPetrochemicalCo.，Ltd.，ChinaNationalPetroleumCorporation，Pengzhou611930，China）

摘要院本文着重介绍了四川石化自备电站给水泵变频器改造的应用情况。对高压变频系统作了说明，改造结果表明，采用高压变频器对水厂的供水泵设备进行调速节能改造，具有较高的社会效益和经济效益。

Abstract:ThispaperintroducestheapplicationoffeedwaterpumpinverterrenovationofSichuanpetrochemicalself-providedpowerplant,explainsthehighpressurefrequencyconversionsystem.Therenovationresultsshowthatspeedregulationandenergysavingconversionofwatersupplypumpequipmentbyadoptinghighpressureinverterhashighsocialbenefitsandeconomicbenefits.

关键词院高压变频器；给水泵；节能Keywords:highpressureinverter；feedwaterpump；energysaving中图分类号院X823文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）27-0049-02

1概述四川石化公司自备电站设计4炉4机，机组容量4伊50MW，配置5台定速给水泵，运行方式三运两备。高压给水泵型号为8BP-188，采用8级叶轮。额定流量514m3/h，正常流量467m3/h，最小连续流量150m3/h，给水泵出口压力13.697MPa，设计扬程1459m。当锅炉低负荷运行时，由于给水泵出力不能调整，实际运行母管压力高，一般在16.0~17.0MPa之间，造成锅炉给水调节门前压力过高，调整极为困难，甚至引起调节门损坏，且电机定速运行经济性较差。四川石化公司自备电站决定采用变频器对1#、3#、5#给水泵进行调速改造。

2变频器节能原理按照电机学的基本原理，电机的转速满足如下的关系式：n=(1-s)*60*f/p=n0*(1-s)（1）其中p为电机极对数，f为电机运行频率，s为滑差，n0为同步转速。

从式（1）看出，电机的同步转速正比于电机的运行频率（n0=60*f/p），由于滑差s一般情况下比较小（0易0.05），电机的实际转速约等于电机的同步转速。从所以调节了电机的供电频率，就能改变电机的实际转速。

功率与转速有下列三次方关系：P=Kp*n3（2）其中P为负载功率，Kp为功率常数，n为电动机拖动负载的转速。

由式（1）和式（2），得式（3）：P=Kp*(60*f/p)3=(Kp*603/p3)*f3（3）其中P为负载功率，Kp为功率常数，p为电机极对数，f为电机运行频率。

根据式（3）可以计算出：当频率从50Hz降至40Hz时，可节约能耗近一半；当频率从50Hz降至20Hz，能耗不足额定时的10%。

更直观的水泵（或风机）工作曲线图见图1：水泵（或风机）的正常工作点为A，当水量（或风量）需要从Q1调到Q2时，采用阀门调节，管网特性曲线由R1（阀门全开）改变为R2（阀门关小），其工作点调至B点，其功率为OQ2BH2’所围成的面积，其功率变化很小，而其效率却随之降低。当采用变频调速时，可以按需要升降电机转速，改变设备的性能曲线，图中从n1（额定转速）到n2（转速下降），其工作点调至C点，使其参数满足工艺要求，其功率为OQ2CH2所围成的面积，同时其效率曲线也随之平移，依然工作在高效区。

图中阴影部分为实际节约能耗。

3给水泵基本原理给水泵属于离心泵的一种。离心泵是广泛应用于化工工业系统的一种通用流体机械。它具有性能适应范围广(包括流量、压头及对输送介质性质的适应性)、体积小、结构简单、操作容易、操作费用低等诸多优点。通常，所选离心泵的流量、压头可能会和管路中要求的不一致，或由于生产任务、工艺要求发生变化，此时都要求对泵进行流量调节，实质是改变离心泵的工作点。离心泵的工作点是由泵的特性曲线和管路系统特性曲线共同决定的，因此，改变任何一个的特性曲线都可以达到流量调节的目的。

4设备概况4.1水泵型号BP188；额定流量514m3；额定扬程1459m；额定转速2980rpm。

4.2电机型号AMI560L2LBSH；额定功率2750kW；额定电压6000V；额定电流298A；额定功率因数0.92；额定转速2980rpm。

4.3变频器使用西门子公司设计制造的无谐波变频器，启动转数300r/min，对应5Hz，从300r/min到3000r/min，时间15s，DCS画面上，可以人为调整变频器频率，5~50Hz之间变化，从而改变泵的转速；变频给水泵可根据给水母管压力进行单回路压力自动调节。

5节能计算现场数据记录（以3#给水泵为例）变频改造前：电机功率2350kW耀2400kW运行，电流为242A耀248A；母管压力16.8MPa耀17.16MPa；锅炉蒸发量970耀1000t/h；给水调节阀前压力16.6耀17.1MPa；给水调节阀后压力9.8耀10.15MPa；流量1000m3/h耀1080m3/h；年生产时间8000h。

变频改造后：电机运行在40Hz时，母管压力为11.61MPa；电机运行在45Hz时，母管压力达到14.65MPa，锅炉蒸发量为970耀1000t/h。3#给水泵在改造前后从高压开关测得45Hz运行时电流值为146A，电流下降大约41%，给水调节门前压力下降2.51MPa。

3#给水泵全年大约节电：1896万度伊40%=758.4万度；按照电费0.6元/度数计算有：455万元。

6应用高压变频调速系统产生的其他效果6.1改善了工艺在实际生产操作过程中，泵的参数（尤其是流量）需时常调整，不仅需要节参数，而且备用设备需时常切换。

6.2维护量减少采用变频调速后，可以避免因通过阀门控制使泵过多偏离额定工作区而引起的振动。通常情况下，变频调速系统的应用主要是为了降低泵的转速，由于启动缓慢及转速的降低，相应地延长了许多零部件，特别是密封、轴承的寿命。

6.3工作强度降低由于调速系统在运转设备与备用设备之间实现联锁控制，机组实现自动运行和相应的保护及故障报警，操作工作由手动转变为监控，完全实现生产的无人操作。

6.4减少了对电网的冲击给水泵工频起动时，启动电流达到额定电流的6~7倍，系统实现软启动，电机启动电流只是额定电流，启动时间相应延长，对电网无大的冲击。

7给水泵变频调速实际应用的注意事项及存在的问题淤仅仅考虑了满足最低水平的要求，未考虑由于每台泵出口压力不同而导致的损失问题。于调速上限取得太大(0援8nr燮n燮1援2nr）。水泵一般不要求在高速下运行，转速太大，一方面会发生汽蚀现象，另一方面有可能部件由于应力增大而被破坏，安全性降低。盂由于调速上限取得大，流量上限也偏大（0援6qV,min燮q燮1援1qV,max）。榆驼峰问题。

因为锅炉给水泵，尤其是火电厂用泵，国家标准要求不能出现驼峰，所以在选型上已得到了保证。

8总结从现场运行情况来看，高压变频器性能优越，运行可靠。在锅炉给水系统中应用变频调速技术，不仅降低了供水成本及锅炉给水调节门前压力，而且提高了供水质量、供水能力，具有极高的经济效益和节能效果。

参考文献院[1]熊信银.发电厂电气部分[M].中国电力出版社，2013（10）.[2]王兆安.电力电子技术[M].机械工业出版社，2012（07）.[3]关醒凡.泵的理论与设计[M].机械工业出版社，2011（04）