高压变频泵在母管制循环水泵上的合理应用

2005年3月电力设备@eMar. 2005第6卷第3期Electrical EquipmentVol.6 No.3高压变频泵在母管制循环水泵上的合理应用吴晓明(北京新电创拓科技有限公司,北京100043)摘要:天生港发电厂的循环水系在冬季运行时,存在运行方式不灵活、有较大电能损失的弊端,为实现节能、负荷调节灵活的需要,对9号循环水泵进行了高压变频改造,文章分析了如何在允许的范围内调节水泵工作在高效区,认为管理特性的改变、水泵特性的合理配置是管网共母管制高效运行的关键。关键词:变频;循环水泵;母管;节能中图分类号:TM921.51天生港发电厂的循环水系统为单元母管制,7.8.9水泵的工况点使原来越出高效区的工况点回到高效区号循环水泵是为89号发电机组提供循环冷却用水。该内。因此能否改变水泵在管网中的特性曲线,适应服泵组合原是为2 x 125 MW机组设计,该厂2002 年进行了务点参数的变化,所进行改造的水泵扬程的欲量是改低压缸扩容改造,改造后单元容量为2x135 MW正常运造可行性的首要条件。循环水泵在不同转速下的HQ行,2台工作1台备用。冬天,由于气温较低,2台机组满曲线示意图见图1。负荷运行时只需夏季用水量的65%。为节约电能。通常是1台水泵运行,外加1台300 kW小循环水泵补充水量。目前,小循环水泵已拆除,为保证冬季满负荷发电，0.15MPa必须将2台1 000 kW的循环水泵同时运行,为此将浪费0.11MPa40%左右的电能。为了使机组运行方式灵活,节约能源，0.09MPa对9号循环水泵进行了高压变频器调速改造。1高压变频泵与工频泵并网运行的可行性为适应负荷和季节变化,7、8.9号循环水泵进行0 Q2了水泵叶轮角度可调整和8号水泵电机变极改造,叶Q流量/m3s-1轮可变角度的改进取得成功,8号水泵电机变极改造图1循环水泵在不同转速 下的特性曲线示意图后在母管制的循环水系统中转速太低，造成水泵出口压力低,以至于不出水而不能使用。图中,N、N'曲线分别为工频泵的泵叶角度在1.1在可调叶片角度泵中的应用-49、-6°的H-Q曲线;n、n、n曲线分别为泵叶片冬季,晚间高负荷时,2台1000kW泵需要同时角度在+2° .0°、-8°的H-Q曲线。运行。运行方式是,2台泵都调至叶片最小角度夏季高峰期正常运行时,变频泵运行在Q.,工频(-8°),循环水量可满足高峰负荷要求,电机工作电泵运行在01。低谷时,变频泵和工频泵都运行在Q2,流为1=2x70 A=140 A,功率因数仅为0.63。但在变频泵与工频泵出水量基本相等。此时变频泵工作晚间低负荷时,仅需要1台泵运行.将叶片角度调为在42 Hz.均工作在2台泵高效区内。汽轮机冷凝器+2*,另1台泵停运,也需将叶片角度摇到+2° ,作为进水压力可以在一定范围内波动,所置换的热量与汽事故热备用,操作比较繁琐。轮机排气量、冷却水的温度、水量有关,也就是与同一为了适应节电需要和随负荷调整方便.在其中9季节同一负荷下水的流速有关。在满足母管水压的号泵加装了Diamond -HV06/1250高压变频泵。该厂同时,降低频率至40Hz以下时,工频泵出水量大于设计的3台循环水泵(7.8、9号),3号循环水泵的叶变频泵,并且效率开始降低。在本系统中,工频泵运片角度可调节,调节范围为-8°~ +2° ,设计扬程18行在最小叶片角度.变频泵运行在最大叶片角度。变m,管网水压可在0.085~0.12MPa之间波动,因此也频泵运中国煤化工继续降低变频泵将给管网水泵配置和调速节能留有了很大空间。水泵由于日|Y片CNMHG因为闷泵而引起振调速只能改变水泵的特性曲线并不能改变水泵的性能动。2台泵工作的最佳区域为42 ~48 Hz。和管路特性,工程.上采用水泵调速、调流量之所以节为了适应冬季对循环水量变化的要求,以及工频能,实质是把水泵运行中存在的富裕扬程降低或改变泵与变频泵的理想配置，工频泵的泵叶片角度-般在78电力设备第6卷第3期-60(H-Q曲线N'),变频泵仍在+2°。这种组合方增加可调节供水量,提高效率并保持管网恒压。保持式可以使组合的效率曲线左移,保证在更低频率运行管网恒压,不是有效调节水泵在高效区工作的完全必时,仍能工作在高效区。而且在低频30Hz以上不会要方法,尽管可使并网的每台泵工作在给定的压力出现闷泵现象。下,某些泵却可能出水很少或根本不出水,特别是对低峰负荷,变频泵单独变频运行，可在42 ~50 Hz范于轴流泵,在闷泵临界点上会出现振动，严重影响管围内调节。若发电机组单台运行.可在38 ~46 Hz范围内网稳定和水泵安全运行。运行。高峰时,2台泵[ -6° +( +2°)]组合,变频泵工作另-方面,注意电机的负载率是否合适,若转速在45 Hz,工作电流1=68 +70= 138(A)。如此,满足了工较低,即使水泵的效率较高,但电机的负载率太低,则况要求的同时,使调节手段和节能空间以及循环水备用整机效率也会很低,达不到节能的目的。容量有了更大的改观。水泵调速最理想的控制方式应是水泵的供水量1.2在不可调叶片 角度泵中的应用能保持管网的服务压力不变,水泵转速的变化使水对于不能变换叶片角度的水泵,如果水泵经控制泵的Q-H曲线与管路特性曲线相吻合。.这样水泵阀连到母管上,则母管压力与水泵流量的关系发生了在有效调节范围内始终工作在高效区。实际上是很变化。母管压力与水泵流量的关系见图2,图中原平难做到这样调节的。为此,可采取模拟管路特性的坦的特性曲线n, ,经阀门降压后变为n ,压力特性变控制方法,即在控制软件中输入经实际测得的管路陡了。如果变频泵出口阀门全开,那么变频泵仍然是特性曲线,采用水泵出口压力和水泵流量两个变量.特性n,当变频泵调速运行时,HQ特性曲线平行下对水泵转速进行自动控制.使压力和流量按输人的移如ng ,这样通过关小阀门控制使特性变陡的工频泵曲线变化。和调频泵可在很大范围内找到母管压力平衡点，也就2结束语是变频泵的调速范围变大,但阀门上的能量损失较大。图2中,n特性到n2特性间的压力损失与相应HQ特性较陡或经采取措施改变水泵在管网中H-流量的乘积,即损失在阀门上的能耗"。Q特性,即管路压力损失占总扬程的大部分或服务压力变化较大的系统,可采用水泵调速,变频调速控制以后,可以使泵机在低速小流量时实现高效节能运行。管阻压降若管路水压损失占总扬程的比例较小和服务压力变化较小的系统,采用水泵调速不一定是经济合理的。阀门压降3参考文献-管阻特性[1]严学高“论- 拖几”方案可行性.变频器世界,00,(7).809 ~90.Q流量/m2.s-1[2]张承慧 ,赵敏.李洪斌城市水厂供电水泵站最小轴功率优化图2母管压力 与水泵流量的关系控制与措施比较,变频器世界,2003 ,(5):6 ~7.相同特性的变频泵与工频泵并网,在原特性较平坦时,变频泵很难降频供水,如工频泵原来已人为加上阀门特性变陡后并网,虽然可以降频减少送水,但收稿日期:2004-10-22网管不能稳压且变频泵调速不一定能补偿阀门增加作者简介: .吴晓明( 1958-),男,工程师,从事变频器研究、应用工作。的损失。解决的方法是提高变频泵的压力及容量以Rational Application of High Voltage Variable Frequeney Pumps inHeader System Circulating Water PumpsWU Xiao-ming(Bejig New Diamond Technology Corporation Ld.Bejjing 100081 ,China)Abstract: Problems such as inflexible operation mode,arger etric cnerg.中国煤化工eration on the crculaing .water pumps in Tianshenggang Power PlantIn order to meet the energy-saCNMHG_quirements,No.9 circulat-YHc the, operateing water pump was retroftted by using high voltage variable frequency mou.1u papus auayom uww w xeep the pump toin high efitieney zone within the alowable range,and considered that the change of management characteristics and rational alocation ofpump characteitics were key to the high eficiency operation of common header system piping network.Keywords: variable freqency;eirculting w ater pump;header.