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1引言

廣州明珠電力（集團）有限公司發(fā)電C廠現(xiàn)有#5、#6兩臺51.2MW燃油機組，#7一臺36MW汽輪機組。#5、#6兩臺燃機的余熱分別提供#1、#2鍋爐，驅(qū)動#7汽輪發(fā)電機。#1、#2鍋爐的#1、#2汽包的給水由#1、#2、#3三臺給水泵母管方式供水。

三臺給水泵的參數(shù)相同，水泵為沈陽水泵廠生產(chǎn)DG80-120x9，額定轉(zhuǎn)速2980r/min，效率82％，供水80m3/h，改造為120m3/h，揚程1080m。拖動給水泵的三臺6kV電動機為Y4002-1型電機，額定參數(shù)500kW，6kV/57.2A，cos=0.87，轉(zhuǎn)速2972r/min，F(xiàn)級絕緣，繞組Y接，1998年8月南洋防爆電機廠生產(chǎn)。

2廣州明珠C廠機組給水系統(tǒng)工況簡介

如圖1所示為明珠C廠#7汽輪發(fā)電機給水泵回路原理示意圖，該設(shè)計最初的設(shè)計思想是“兩工作一備用”，當(dāng)任意一臺出現(xiàn)故障時隨即啟動備用電動機，保證機組的正常運行。給水母管到兩個鍋爐汽包都分別有主路、中路、旁路三個閥門控制給水流量，其中主路為調(diào)節(jié)閥最大流量100％，中路調(diào)節(jié)閥最大流量約70％，旁路電動閥流量約50％。

圖1明珠C廠鍋爐給水回路圖
但水泵經(jīng)過葉片技術(shù)改造，現(xiàn)在的實際運行工況是:在目前負(fù)荷情況下，一臺泵的出水量已夠兩臺鍋爐的運行使用，在兩臺燃機運行，#1與#2兩個汽包供汽（二拖一工況）、總負(fù)荷為67MVA左右時，汽包壓力6.4Mpa左右，額定蒸發(fā)量64t/h，運行1#泵，此時電機電流為51A左右，功率因數(shù)為0.86，實際給水量約125t/h，泵頭出口壓力為8.3～8.9MPa左右，根據(jù)泵的性能曲線，此時泵已工作到極限，該運行情況下泵的效率較低，如果負(fù)荷進一步增加時必須啟動第二臺泵。在谷期負(fù)荷較低時，只運行其中一臺燃機，一個汽包供汽（一拖一工況），汽包壓力3.5Mpa左右，此時保持運行#2泵，電機電流為41A左右，電機功率因數(shù)為0.86，泵頭出口壓力為9.2～9.8Mpa左右，實際給水量約63t/h。

3廣州明珠C廠#1給水泵改造前的運行情況

3.1改造前的給水泵的系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)

明珠C廠鍋爐給水泵變頻改造前系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)如表1所示。

表1明珠C廠鍋爐給水泵變頻改造前系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)

在水泵性能曲線上繪出二拖一工況及一拖一工況的等效率曲線。如繪出一拖一時的管網(wǎng)特性曲線，如圖2中曲線2（此曲線對應(yīng)回流循環(huán)閥開度一定時），二拖一時的管網(wǎng)特性曲線，如圖3中曲線2所示（此曲線對應(yīng)回流循環(huán)閥開度全開時）;兩圖中的曲線1均為水泵工頻運行H-Q特性曲線。

圖2工頻一拖一供水Q-H曲線及管網(wǎng)特性曲線
在進行變頻改造前，峰期運行工況點為圖3的A點，谷期為圖2的B點。通過上述數(shù)據(jù)可得出如下結(jié)論:

（1）日間二拖一時，一臺泵運行時，水泵給水量約120m3/h，從水泵的性能曲線可知，在該點運行時水泵效率較低，為53％，而該水泵最佳效率點為62％（對應(yīng)額定流量為80m3/h）。

圖3工頻二拖一供水Q-H曲線及管網(wǎng)特性曲線
（2）日間二拖一時，電機消耗總功率為P=UI=1.732×6000×51=530kVA，其中有功功率為Pcosφ=530×0.86=455.8kW，在該運行情況下電機已基本滿負(fù)荷運行，但是電機無功電流為[512-（51×0.86）2]0.5=26A。

（3）峰期一拖一時，電機消耗總功率為1.732×6000×41=426kVA，其中有功功率為426×0.85=360kW。

（4）谷期運行時，在水壓為9.8Mpa的情況下，水泵給水為105m3/h，鍋爐供水為633/h，回流循環(huán)閥回流42m3/h，存在很大的節(jié)能空間。

3.2廣州明珠C廠#1給水泵變頻改造方案

3.2.1設(shè)計要求及目標(biāo)

（1）向變頻系統(tǒng)提供兩臺鍋爐汽包獨立汽包水位反饋信號（4～20mA信號），做為控制目標(biāo)，實現(xiàn)自動控制;

（2）變頻改造后的控制系統(tǒng)獨立于現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)，本系統(tǒng)有獨立的檢測、控制、顯示、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，在中控室也能監(jiān)視供水系統(tǒng)狀態(tài)、實時監(jiān)視系統(tǒng)運行狀態(tài)，可記錄系統(tǒng)運行數(shù)據(jù);

（3）實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制性能，能夠?qū)崿F(xiàn)在中控室進行遠(yuǎn)程命令控制及系統(tǒng)控制目標(biāo)參數(shù)修改;

（4）能實現(xiàn)與其他水泵的切換互補運行，并實現(xiàn)完善的故障處理功能，故障停機后自動啟動其他水泵，保障供水系統(tǒng)安全運行。

3.2.2設(shè)計方案

經(jīng)過調(diào)研與比較，廣州明珠電力（集團）有限公司C廠給水泵變頻改造選用了廣州智光電力電子有限公司生產(chǎn)的Zinvert智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，取得了滿意的運行效果。

（1）系統(tǒng)介紹

Zinvert智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)具有強大的自動控制和通信功能，為方便運行人員控制，在中控室安裝有監(jiān)控PC計算機，由其與N（N=1-31）臺ZINVERT變頻調(diào)速系統(tǒng)進行通信，Zinvert智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)具有RS-485通信接口，采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議。允許系統(tǒng)連接1-31個Zinvert高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，最大1200m的通訊距離。系統(tǒng)總體框圖如圖4所示。

圖4系統(tǒng)控制總體框圖
在廣州明珠電力（集團）有限公司C廠給水泵的變頻改造系統(tǒng)中，初期選用一臺500kW/6kV高壓變頻調(diào)速裝置，遠(yuǎn)期規(guī)劃有兩臺。在改造后系統(tǒng)中上位PC機作為主機，高壓變頻調(diào)速裝置作為從機。該系統(tǒng)特點是成本較低、信號傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強，尤其適合中遠(yuǎn)距離控制系統(tǒng)。采用該方案，可直接在中控室調(diào)節(jié)與控制高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的運行。

上位機采用PC計算機，在Windows圖形化系統(tǒng)平臺上實現(xiàn)友好的人機界面，用文字、表格、圖象等顯示的運行狀態(tài)、報警、事件記錄及其它信息，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)查看、運行控制、目標(biāo)參數(shù)調(diào)節(jié)等功能，操作方便、顯示直觀，方便現(xiàn)場運行和維護。

（2）控制系統(tǒng)構(gòu)成

針對用戶要求，變頻改造時所有的信號檢測、驅(qū)動機構(gòu)要完全獨立于現(xiàn)有的DCS控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)可采用定頻運行閥門控制，也可采用閥門定開度變頻，滿足運行需要的汽包蒸發(fā)量、給水流量及汽包液位要求。

（3）可靠性措施方案

由于發(fā)電機組運行可靠性的要求，系統(tǒng)考慮到變頻調(diào)速系統(tǒng)退出運行后，不影響生產(chǎn)，確保給水系統(tǒng)正常運行，結(jié)合實際運行狀況設(shè)計二種故障處理方案，當(dāng)變頻調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可將電機投切到工頻下運行，恢復(fù)到原有系統(tǒng)運行方式。

高壓變頻系統(tǒng)配備旁路柜，當(dāng)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)控制器跳開DL1，連鎖關(guān)閉出水閥門，同時連鎖啟動備用水泵?？蓪㈦姍C轉(zhuǎn)切至工頻運行，進行檢修原理如圖5所示。

圖5變頻調(diào)速系統(tǒng)帶旁路系統(tǒng)的接線圖
圖5中DL1為現(xiàn)有電機用高壓斷路器，K1、K2、K3為高壓隔離刀閘，當(dāng)變頻調(diào)速系統(tǒng)故障時，自動斷開DL1，操作切換打開K1、K2，閉合K3將電機轉(zhuǎn)為工頻。此時變頻調(diào)速系統(tǒng)從高壓中隔離出來，便于檢修、維護和調(diào)試。