2803-VIM2 AB
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摘要：中國(guó)鋁業(yè)蘭州分公司自備電廠位于甘肅省蘭州市紅古區(qū)河灣村。該廠共計(jì)3套300MW火電機(jī)組，總裝機(jī)容量900MW。每套機(jī)組配備3臺(tái)給水泵，采用2用1備模式運(yùn)行。由于給水泵電機(jī)采用工頻運(yùn)行造成一定程度的電能浪費(fèi)，為降低年用電量，決定為#1機(jī)組A、B給水泵增設(shè)兩臺(tái)水冷型高壓變頻器，并對(duì)液力耦合器進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)由變頻器調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，以達(dá)到節(jié)能的目的。
1項(xiàng)目簡(jiǎn)介
中國(guó)鋁業(yè)蘭州分公司自備電廠位于甘肅省蘭州市紅古區(qū)河灣村。該廠共計(jì)3套300MW火電機(jī)組，總裝機(jī)容量900MW。每套機(jī)組配備3臺(tái)給水泵，采用2用1備模式運(yùn)行。由于給水泵電機(jī)采用工頻運(yùn)行造成一定程度的電能浪費(fèi)，為降低年用電量，決定為#1機(jī)組A、B給水泵增設(shè)兩臺(tái)水冷型高壓變頻器，并對(duì)液力耦合器進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)由變頻器調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，以達(dá)到節(jié)能的目的。
此水冷高壓變頻器改造系統(tǒng)中，各機(jī)電單元、傳感器、PLC控制器自動(dòng)監(jiān)控運(yùn)行，并通過(guò)操作友好界面進(jìn)行簡(jiǎn)便的、就地操作。系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和報(bào)警信息條，通過(guò)總線通訊及時(shí)地傳輸至主機(jī)控制器以及終端設(shè)備，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
3.4 DCS軟件改造方案
●增設(shè)前置泵電機(jī)及對(duì)應(yīng)高壓柜的各信號(hào)與原系統(tǒng)的兼容等軟件功能（包括畫(huà)面、操作及聯(lián)鎖保護(hù)等）
●增設(shè)給水泵變頻器各信號(hào)與原給水泵系統(tǒng)的兼容等軟件功能（包括畫(huà)面、操作及聯(lián)鎖保護(hù)等等）。
●增設(shè)液耦外部穩(wěn)壓系統(tǒng)各信號(hào)與原系統(tǒng)的兼容等軟件功能（包括畫(huà)面、操作及聯(lián)鎖保護(hù)等等）。
●電動(dòng)給水泵AB兩泵改變頻運(yùn)行后，無(wú)法工頻運(yùn)行。當(dāng)其中一臺(tái)變頻運(yùn)行出問(wèn)題后（假定A泵），聯(lián)啟C泵（工頻運(yùn)行），增設(shè)此時(shí)B泵變頻運(yùn)行和C泵工頻運(yùn)行時(shí)的情況及聯(lián)鎖動(dòng)作。
●增設(shè)前置泵單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)后的啟動(dòng)控制、停機(jī)控制、變頻故障狀態(tài)下的聯(lián)鎖控制
●增設(shè)的液耦外置穩(wěn)壓系統(tǒng)的啟?？刂啤⑴c變頻器的聯(lián)動(dòng)控制、變頻器故障或停機(jī)狀態(tài)下的聯(lián)鎖控制等。
●給水泵系統(tǒng)變頻改造后的總體聯(lián)鎖控制的改造。
●增設(shè)給水泵C泵工頻運(yùn)行時(shí)不受變頻器任何報(bào)警影響。
●設(shè)備運(yùn)行時(shí)要求可以通過(guò)調(diào)整變頻器運(yùn)行頻率自動(dòng)跟蹤母管壓力。
3.2水冷型高壓變頻器
主要優(yōu)點(diǎn)
●由于單元水冷板代替原來(lái)散熱器，使得單元外形尺寸減小，變頻器整機(jī)外形尺寸減小，節(jié)省空間；
●解決原來(lái)強(qiáng)制風(fēng)冷散熱受風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的限制，不能遠(yuǎn)距離放置變頻器風(fēng)道；水管道可以不受傳輸距離限制且體積小。
●水冷變頻器能將系統(tǒng)溫度降至室溫以下，不受室溫的限制，并滿足功率元件對(duì)散熱的要求；
●水冷變頻器不受環(huán)境限制，可在粉塵及飄浮物的環(huán)境中正常運(yùn)行。
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中國(guó)鋁業(yè)蘭州分公司自備電廠現(xiàn)場(chǎng)圖
變頻器主回路控制原理
變頻器采用一拖一手動(dòng)旁路方式，手動(dòng)旁路柜中有三個(gè)隔離開(kāi)關(guān)QS1、QS21和QS22，其中QS21和QS22為一個(gè)雙刀雙投的隔離開(kāi)關(guān)。
當(dāng)高壓變頻器出現(xiàn)故障或需要檢修時(shí)，直接將電泵切換至備用泵，主泵停運(yùn)檢修。但是仍然需要配置手動(dòng)旁路柜，方便調(diào)試時(shí)或者電機(jī)檢修時(shí)，將電機(jī)工頻運(yùn)行（電機(jī)與電泵聯(lián)軸器脫開(kāi)），查看電機(jī)的磁場(chǎng)中心。
3.3電泵機(jī)務(wù)改造方案
機(jī)務(wù)改造分為兩個(gè)部分：前置泵部分和液耦部分。
前置泵改造
采用變頻驅(qū)動(dòng)后，前置泵由定速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，保證滿足在最小流量工況下及系統(tǒng)甩負(fù)荷工況共同作用下的主給水泵汽蝕余量要求。按照電廠提供的給定運(yùn)行區(qū)間參數(shù)及主泵、前置泵特性曲線，對(duì)前置泵進(jìn)行機(jī)務(wù)改造：
●?更換前置泵主軸，使自由端與驅(qū)動(dòng)端調(diào)換，相當(dāng)于前置泵旋轉(zhuǎn)180?，但是原泵殼保留，達(dá)到保留現(xiàn)有前置泵進(jìn)、出水管路布置方式的目的。
●?保證給水泵在50Hz時(shí)，機(jī)組100%負(fù)荷下，給水泵不發(fā)生汽蝕。
●?每臺(tái)給水泵的前置泵增設(shè)一臺(tái)前置泵電機(jī)（需進(jìn)行相關(guān)土建施工），功率為250kW電壓6kV、頻率50Hz， 4極。
液耦改造
●?對(duì)液力耦合器原有的泵渦輪系統(tǒng)進(jìn)行改造，即將耦合器的泵輪軸與渦輪軸直連，使得耦合器改造結(jié)束后，泵輪軸與渦輪軸之間不再有滑差損失。
●?對(duì)耦合器的油回路重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，增加油穩(wěn)壓系統(tǒng)，使耦合器滿足變頻運(yùn)行時(shí)的要求，確保改造后的潤(rùn)滑油的運(yùn)行參數(shù)與改造前現(xiàn)有的運(yùn)行參數(shù)一致。
●?改造后的液力耦合器的效率設(shè)計(jì)值由原來(lái)的94%增加到97%。
●?液耦改造前后對(duì)比
1#機(jī)組年平均發(fā)電量=機(jī)組發(fā)電量/1#機(jī)組運(yùn)行小時(shí)=249883度,約等于250MW的發(fā)電量
低壓配電柜運(yùn)行的設(shè)備（B泵單泵變頻運(yùn)行）
低壓柜現(xiàn)運(yùn)行電流約40A，功率約為20kW。
●水冷柜內(nèi)循環(huán)水泵：7.5kW；
●變壓器循環(huán)油泵：5.5kW；
●變頻器柜頂風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，一臺(tái)為大風(fēng)機(jī)，另一臺(tái)為小風(fēng)機(jī)：大風(fēng)機(jī)1.5kW,小風(fēng)機(jī)1kW；
●液耦穩(wěn)壓系統(tǒng)穩(wěn)壓油泵：5.5kW；
●照明燈：12個(gè)24W共288W；
●空調(diào)三臺(tái)：每臺(tái)5P；制冷時(shí)每臺(tái)電流約1.5A左右，制熱時(shí)每臺(tái)電流為10A左右。
B電泵變頻運(yùn)行與A電泵工頻運(yùn)行參數(shù)
該變頻于2015年1月1日凌晨五點(diǎn)正式投運(yùn)，投運(yùn)后的運(yùn)行數(shù)據(jù)如下：
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4.3節(jié)能計(jì)算
我們通過(guò)兩種方式來(lái)闡述變頻改造后的節(jié)能效果，一是橫向比較，A泵工頻運(yùn)行與B泵變頻運(yùn)行下的比較；二是縱向比較，B泵2013年工頻運(yùn)行與改造后變頻運(yùn)行下的比較。
節(jié)能計(jì)算之橫向比較
電泵節(jié)電量計(jì)算：A泵（工頻）與B泵（變頻）在同負(fù)荷下運(yùn)行數(shù)據(jù)的比較
●B電泵節(jié)能量=（250MW負(fù)荷下）A泵消耗總電量-B泵變頻消耗總電量-B前置泵消耗總電量-低壓柜消耗總電量；
●A泵消耗總電量=（250MW負(fù)荷下）A泵電流439A*額定電壓6 kV *1.732*功率因數(shù)0.84*13年B泵運(yùn)行時(shí)間7603h=29135866度
●B泵變頻消耗總電量=（250MW負(fù)荷下）B泵變頻器輸入側(cè)電流245A*額定電壓6 kV *1.732*功率因數(shù)0.98*13年B泵運(yùn)行時(shí)間7603h=18970391度；
●B前置泵消耗總電量=（250MW負(fù)荷下）B泵前置泵運(yùn)行電流20.9A*額定電壓6kV*1.732*功率因數(shù)0.84*13年B泵運(yùn)行時(shí)間7603h=1387106度；
●低壓柜消耗總電量=20kW*13年B泵運(yùn)行時(shí)間7603h=152060度；
●節(jié)能量= A泵消耗總電量- B泵變頻消耗總電量- B前置泵消耗總電量-低壓柜消耗總電量=8626309度
●節(jié)能效率=節(jié)能量/ A泵消耗總電量*100%=29.6%。
●節(jié)能效益=節(jié)能量*0.22元（合同電價(jià)）=189.7787萬(wàn)元
節(jié)能計(jì)算之縱向比較
電泵節(jié)電量計(jì)算：即B泵（變頻）與B泵（13年工頻運(yùn)行數(shù)據(jù)）在同負(fù)荷下運(yùn)行數(shù)據(jù)的比較
●B電泵節(jié)能量=（250MW負(fù)荷下）B泵13年消耗總電量-B泵變頻（預(yù)計(jì)）消耗總電量-B前置泵消耗總電量（預(yù)計(jì)）-低壓柜消耗總電量（預(yù)計(jì)）；
●B泵13年消耗總電量=（250MW負(fù)荷下）26987715度
●B泵變頻消耗總電量=（250MW負(fù)荷下）B泵變頻器輸入側(cè)電流245A*額定電壓6 kV *1.732*功率因數(shù)0.98*13年B泵運(yùn)行時(shí)間7603h=18970391度；
●B前置泵消耗總電量=（250MW負(fù)荷下）B泵前置泵運(yùn)行電流20.9A*額定電壓6kV*1.732*功率因數(shù)0.84*13年B泵運(yùn)行時(shí)間7603h=1387106度；
●低壓柜消耗總電量=20kW*13年B泵運(yùn)行時(shí)間7603h=152060度；
●節(jié)能量= B泵13年消耗總電量- B泵變頻消耗總電量- B前置泵消耗總電量-低壓柜消耗總電量=6478158度
●節(jié)能效率=節(jié)能量/ A泵消耗總電量*100%=24%。
●節(jié)能效益=節(jié)能量*0.22元（合同電價(jià)）=142.5194萬(wàn)元
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