2803-VIM2 AB
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摘要：中國鋁業(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3套300MW火電機組，總裝機容量900MW。每套機組配備3臺給水泵，采用2用1備模式運行。由于給水泵電機采用工頻運行造成一定程度的電能浪費，為降低年用電量，決定為#1機組A、B給水泵增設兩臺水冷型高壓變頻器，并對液力耦合器進行改造，實現(xiàn)由變頻器調節(jié)水泵轉速，以達到節(jié)能的目的。
1項目簡介
中國鋁業(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3套300MW火電機組，總裝機容量900MW。每套機組配備3臺給水泵，采用2用1備模式運行。由于給水泵電機采用工頻運行造成一定程度的電能浪費，為降低年用電量，決定為#1機組A、B給水泵增設兩臺水冷型高壓變頻器，并對液力耦合器進行改造，實現(xiàn)由變頻器調節(jié)水泵轉速，以達到節(jié)能的目的。
此水冷高壓變頻器改造系統(tǒng)中，各機電單元、傳感器、PLC控制器自動監(jiān)控運行，并通過操作友好界面進行簡便的、就地操作。系統(tǒng)運行參數(shù)和報警信息條，通過總線通訊及時地傳輸至主機控制器以及終端設備，進行遠程監(jiān)視，并實現(xiàn)遠程控制。
3.4 DCS軟件改造方案
●增設前置泵電機及對應高壓柜的各信號與原系統(tǒng)的兼容等軟件功能（包括畫面、操作及聯(lián)鎖保護等）
●增設給水泵變頻器各信號與原給水泵系統(tǒng)的兼容等軟件功能（包括畫面、操作及聯(lián)鎖保護等等）。
●增設液耦外部穩(wěn)壓系統(tǒng)各信號與原系統(tǒng)的兼容等軟件功能（包括畫面、操作及聯(lián)鎖保護等等）。
●電動給水泵AB兩泵改變頻運行后，無法工頻運行。當其中一臺變頻運行出問題后（假定A泵），聯(lián)啟C泵（工頻運行），增設此時B泵變頻運行和C泵工頻運行時的情況及聯(lián)鎖動作。
●增設前置泵單獨電機驅動后的啟動控制、停機控制、變頻故障狀態(tài)下的聯(lián)鎖控制
●增設的液耦外置穩(wěn)壓系統(tǒng)的啟?？刂?、與變頻器的聯(lián)動控制、變頻器故障或停機狀態(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。
●增設給水泵C泵工頻運行時不受變頻器任何報警影響。
●設備運行時要求可以通過調整變頻器運行頻率自動跟蹤母管壓力。
3.2水冷型高壓變頻器
主要優(yōu)點
●由于單元水冷板代替原來散熱器，使得單元外形尺寸減小，變頻器整機外形尺寸減小，節(jié)省空間；
●解決原來強制風冷散熱受風機風壓的限制，不能遠距離放置變頻器風道；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)境中正常運行。
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中國鋁業(yè)蘭州分公司自備電廠現(xiàn)場圖
變頻器主回路控制原理
變頻器采用一拖一手動旁路方式，手動旁路柜中有三個隔離開關QS1、QS21和QS22，其中QS21和QS22為一個雙刀雙投的隔離開關。
當高壓變頻器出現(xiàn)故障或需要檢修時，直接將電泵切換至備用泵，主泵停運檢修。但是仍然需要配置手動旁路柜，方便調試時或者電機檢修時，將電機工頻運行（電機與電泵聯(lián)軸器脫開），查看電機的磁場中心。
3.3電泵機務改造方案
機務改造分為兩個部分：前置泵部分和液耦部分。
前置泵改造
采用變頻驅動后，前置泵由定速電動機驅動，保證滿足在最小流量工況下及系統(tǒng)甩負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行區(qū)間參數(shù)及主泵、前置泵特性曲線，對前置泵進行機務改造：
●?更換前置泵主軸，使自由端與驅動端調換，相當于前置泵旋轉180?，但是原泵殼保留，達到保留現(xiàn)有前置泵進、出水管路布置方式的目的。
●?保證給水泵在50Hz時，機組100%負荷下，給水泵不發(fā)生汽蝕。
●?每臺給水泵的前置泵增設一臺前置泵電機（需進行相關土建施工），功率為250kW電壓6kV、頻率50Hz， 4極。
液耦改造
●?對液力耦合器原有的泵渦輪系統(tǒng)進行改造，即將耦合器的泵輪軸與渦輪軸直連，使得耦合器改造結束后，泵輪軸與渦輪軸之間不再有滑差損失。
●?對耦合器的油回路重新進行設計，增加油穩(wěn)壓系統(tǒng)，使耦合器滿足變頻運行時的要求，確保改造后的潤滑油的運行參數(shù)與改造前現(xiàn)有的運行參數(shù)一致。
●?改造后的液力耦合器的效率設計值由原來的94%增加到97%。
●?液耦改造前后對比
1#機組年平均發(fā)電量=機組發(fā)電量/1#機組運行小時=249883度,約等于250MW的發(fā)電量
低壓配電柜運行的設備（B泵單泵變頻運行）
低壓柜現(xiàn)運行電流約40A，功率約為20kW。
●水冷柜內循環(huán)水泵：7.5kW；
●變壓器循環(huán)油泵：5.5kW；
●變頻器柜頂風機兩臺，一臺為大風機，另一臺為小風機：大風機1.5kW,小風機1kW；
●液耦穩(wěn)壓系統(tǒng)穩(wěn)壓油泵：5.5kW；
●照明燈：12個24W共288W；
●空調三臺：每臺5P；制冷時每臺電流約1.5A左右，制熱時每臺電流為10A左右。
B電泵變頻運行與A電泵工頻運行參數(shù)
該變頻于2015年1月1日凌晨五點正式投運，投運后的運行數(shù)據(jù)如下：
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4.3節(jié)能計算
我們通過兩種方式來闡述變頻改造后的節(jié)能效果，一是橫向比較，A泵工頻運行與B泵變頻運行下的比較；二是縱向比較，B泵2013年工頻運行與改造后變頻運行下的比較。
節(jié)能計算之橫向比較
電泵節(jié)電量計算：A泵（工頻）與B泵（變頻）在同負荷下運行數(shù)據(jù)的比較
●B電泵節(jié)能量=（250MW負荷下）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泵運行時間7603h=29135866度
●B泵變頻消耗總電量=（250MW負荷下）B泵變頻器輸入側電流245A*額定電壓6 kV *1.732*功率因數(shù)0.98*13年B泵運行時間7603h=18970391度；
●B前置泵消耗總電量=（250MW負荷下）B泵前置泵運行電流20.9A*額定電壓6kV*1.732*功率因數(shù)0.84*13年B泵運行時間7603h=1387106度；
●低壓柜消耗總電量=20kW*13年B泵運行時間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）=189.7787萬元
節(jié)能計算之縱向比較
電泵節(jié)電量計算：即B泵（變頻）與B泵（13年工頻運行數(shù)據(jù)）在同負荷下運行數(shù)據(jù)的比較
●B電泵節(jié)能量=（250MW負荷下）B泵13年消耗總電量-B泵變頻（預計）消耗總電量-B前置泵消耗總電量（預計）-低壓柜消耗總電量（預計）；
●B泵13年消耗總電量=（250MW負荷下）26987715度
●B泵變頻消耗總電量=（250MW負荷下）B泵變頻器輸入側電流245A*額定電壓6 kV *1.732*功率因數(shù)0.98*13年B泵運行時間7603h=18970391度；
●B前置泵消耗總電量=（250MW負荷下）B泵前置泵運行電流20.9A*額定電壓6kV*1.732*功率因數(shù)0.84*13年B泵運行時間7603h=1387106度；
●低壓柜消耗總電量=20kW*13年B泵運行時間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）=142.5194萬元
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