摘要：本文詳細闡述了變頻調速技術在某電廠3號機組6kV循環水泵電動機上的應用、有關操作規定、常見故障的處理和節能分析。
　　關鍵詞：變頻技術：火力發電廠：應用：節能
　　隨著煤炭價格的人幅度上揚，導致火力發電廠的發電成本急劇增加，如何降低火力發電廠的發電成木，已成為火電廠迫切需要解決的問題。長期以來，火電廠汽輪機循環水泵按定速方式運行，在機組低負荷或在冬季，由于循環水泵按定速方式運行，出力不可調，汽輪機凝汽器真空偏高，造成很大的浪費。采用變頻調速技術，可以根據機組在不同負荷和季節改變循環水泵電機的出力，使汽輪機凝汽器保持在最佳真空下運行，節約了廠用電，降低了發電成本。
　　1變頻調速的節能原理
　　通過變頻轉置，將電網工頻高壓交流電，經過交流_直流_交流的變換，直接輸出變頻電源給發電廠輔助設備的電動機，進行均勻、平滑的無級調速，即直接改變頻率以達到調速和節能效果。水泵屬于平方根轉矩的電動設備，其轉矩與轉速、頻率的關系為：
　　M∝n2∝f2
　　式中：M―設備轉矩；
　　n―電動機轉速；
　　f—定子頻率。
　　電動設備的轉矩的平方根與電動機的定子頻率成正比關系，而變頻轉置提供給電動機的電壓與頻率的平方成正比關系，故通過降低頻率，可大幅度地減少功率損耗，節約電能。
　　2變頻技術在某電廠3號汽輪機循環水泵上的應用
　　該電廠3號機組裝機容量135MW，汽輪機是上海汽輪機廠制造的N125-13.24/535/535型超高壓、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、沖動凝汽式。配備兩臺型號為YD710-12/14循環水泵。機組正常運行時一臺循環水泵運行，另一臺為備用，當運行泵故障跳閘時，備用泵自動投入運行，保證汽機正常運行。汽輪機循環水泵按定速方式運行，在機組低負荷或在冬季，由于循環水泵按定速方式運行，出力不可調，汽輪機凝汽器真空偏高，造成很大的浪費。因此，電廠對兩臺循環水泵進行變頻改造。采用北京利德華福廠家生產的變頻調速系統，型號為：HARSVERT-A06/165，兩臺循環水泵共用一臺變頻器（但任何時候兩臺不能同時處于變頻狀態），即一臺循環水泵在變頻狀態，另一臺只能在工頻狀態。簡稱“手動旁路一拖二”．
　　2.1刀閘名稱說明及其閉鎖功能
　　(1)QSI是＃3A循環水泵變頻器電源進線刀閘。
　　(2)QSZ是＃3A循環水泵變頻器電源出線刀閘。
　　(3)QS3是＃3A循環水泵旁路電源進線刀閘。
　　(4)QS4是＃3B循環水泵變頻器電源進線刀閘。
　　(5)QSS是＃3B循環水泵變頻器電源出線刀閘。
　　(6)QS6是＃3B循環水泵旁路電源進線刀閘。
　　(7)QSZ、QS3不能同時合上，有機械鎖，相互閉鎖。
　　(8)QS5、QS6不能同時合上，有機械鎖，相互閉鎖。
　　(9)QS1、QS4不能同時合上，有電磁鎖，相互閉鎖。
　　(l0)QS2、QS5不能同時合上，有電磁鎖，相互閉鎖。
　　(ll)#3A循環水泵6kV開關在合閘位置時，電磁閉鎖QS1、QS2、QS3刀閘。
　　(12)#3B循環水泵6kV開關在合閘位置時，電磁閉鎖QS4、QS5•QS6刀閘。
　　注：由于刀閘有電磁鎖和機械閉鎖裝置，發生刀閘無法操作時，必須詳細查找原因，不能野蠻操作，以免發生誤操作或造成設備損壞。
　　2.2狀態說明
　　(l)#3A循環水泵變頻備用是指＃3A循環水泵6kV開關在工作位置且處于分閘狀態，QS1、QS2均在合閘位置，QS3在分閘位置。(2)#3A循環水泵變頻運行是指＃3A循環水泵6kV開關在工作位置且處于合閘狀態，QSl，QS2均在合閘位置，QS3在分閘位置。
　　(3)#3A循環水泵工頻備用是指＃3A循環水泵6kV開關在工作位置且處于分閘狀態，QS1、QS2均在分閘位置，QS3在合閘位置。
　　(4)#3A循環水泵工頻運行是指＃3A循環水泵6kV開關在工作位置且處于合閘狀態，QS1、QS2均在分閘位置，QS3在合閘位置。
　　（5）#3B循環水泵變頻備用是指＃3B循環水泵6kV開關在工作位置且處于分閘狀態，QS4、QS5均在合閘位置，QS6在分閘位置。
　　(6)#3B循環水泵變頻運行是指＃3B循環水泵6kV開關在工作位置且處于合閘狀態，QS4、QS5均在合閘位置，QS6在分閘位置。
　　(7)#3B循環水泵工頻備用是指＃3B循環水泵6kV開關在工作位置且處于分閘狀態，QS4、QS5均在分閘位置，QS6在合閘位置。
　　(8)#3B循環水泵工頻運行是指＃3A循環水泵6kV開關在工作位置且處于合閘狀態，QS4、QS5均在分閘位置，QS6在合閘位置。
　　(9）任何時候，#3A循環水泵和＃3B循環水泵不能同時處于變頻狀態。
　　(10）變頻器器設定循環水泵在低速檔的狀態下，不能投入變頻運行，只有在高速檔的狀態，變頻器才能投入。
　　3變頻裝置保護功能
　　變頻裝置除具備完善的系統保護功能和自診斷功能，除變頻器系統木身的保護功能外，還具備完善的電機保護功能，有關電機保護功能集成于變頻器控制器中。通過檢測回路檢測變頻器輸出電壓、電流，控制器根據檢測信號及軟件設定值對電機進行包括電機過熱保護，定時限過負荷保護，接地保護，過壓保護，過流保護，缺相保護，短路保護、光纖通訊故障、欠壓保護。
　　4變頻器常見故障的處理
　　本變頻調速系統具有高度的智能化水平和完善的故障檢測電路，并能對所有故障提供精確的定位，在工控機界面上標準操作面板界面作出明確的指示。用戶可以根據顯示的故障信息，分別采取相應的處理措施。
　　4.1單元過電壓
　　請檢查輸入的高壓電源正向波動是否超過允許值；如果是減速時過電壓，請適當加大變頻調速系統的減速時間設定值。變頻調速系統輸入電壓正向波動值最大為＋5%，和用戶有另行約定的情況外.
　　4.2單元欠電
　　請檢查輸入的高壓電源負向波動是否超過允許值，高壓開關是否掉閘，整流變壓器副邊是否短路，接線螺栓是否緊固。檢查功率單元三相進線是否松動，功率單元三相進線熔斷器是否完好。變頻調速系統輸入電壓負向波動值最大為－10%，和用戶有另行約定的情況除外。
　　4.3單元過電流
　　請檢查功率單元輸出UV端子是否短路，電機絕緣是否完好，裝置是否過載運行，負載是否存在機械故障。如果是啟動時過電流，請適當增大變頻調速系統的加速時間設定值。
　　4.4單元過熱
　　請檢查環境溫度是否超過允許值，單元柜風機是否正常工作，進風口和出風口是否暢通，裝置是否長時間過載運行。最后檢查功率單元溫度繼電器是否正常。變頻調速系統在塵土較大環境中運行時，請經常清理柜門防塵罩灰塵。如果環境溫度超過允許值，用戶最好配置空調和通風設備。
　　4.5單元缺相
　　請檢查輸入的高壓開關是否掉閘，整流變壓器副邊是否短路，接線螺栓是否緊固，檢查功率單元三相進線是否松動，功率單元三相進線熔斷器是否完好。
　　4.6單元光纖通訊故障
　　請檢查功率單元控制電源是否正常（正常時，L1綠色指示燈發光），功率單元以及控制器的光纖連接頭是否脫落，光纖是否折斷。
　　4.7控制器不就緒
　　控制器自檢不能通過時報告該故障，可重新設定變頻調速系統的參數，再次復位系統嘗試；如果仍不能排除，檢查電路板之間的連接是否可靠，或更換單片機控制板。
　　4.8旁路運行報警
　　個別功率單元出現故障時，本系統可以將其用繼電器短路而旁路，在不停機情況下使變頻調速系統降額運行，這種情況下系統提供旁路運行報警。系統旁路運行后，用戶不能使用變頻調速系統長期滿額運行。
　　4.9柜門連鎖報警
　　變壓器柜、單元柜或者控制柜的柜門開啟時報告該故障。請檢查柜門是否嚴密關閉，行程開關是否完好，配線是否脫落。
　　4.10單元柜風機故障
　　表示單元柜的冷卻風機有故障，請檢查風機的電源及開關、啟動電容、風量繼電器及風管等附件。
　　4.11變壓器輕度過熱
　　整流變壓器輕度過熱節點閉合。請檢查變壓器副邊接線絕緣是否完好，是否短路，裝置是否過載運行，環境溫度是否過高，變壓器的冷卻風機是否正常，風路是否通暢，溫度控制器功能是否完好，溫度控制器過熱報警參數是否設定合理，參數是否被非法復位或修改。系統缺省設定的變壓器過熱保護溫度為120℃。
　　4.12現場報警輸入有效
　　為現場預留的報警輸入節點閉合。如果用戶在該節點上接有外來的報警信號，請檢查該信號及相應的報警設備。
　　4.13現場跳閘輸入有效
　　為現場預留的跳閘輸入節點閉合。如果用戶在該節點上接有跳閘保護信號，請檢查該信號及相應的故障設備。
　　4.14UPS輸入掉電報警
　　UPS輸入掉電，一般情況下意味著給系統提供的控制電源發生故障，系統在UPS的電池供電下繼續運行。必須盡快查明控制電源掉電原因，恢復供電。
　　5節能分析
　　通過組織某電廠＃3機組在不同的環境溫度下進行相關試驗和數據收集對比來確定循環水泵變頻后在不同環境溫度下凝汽器的最經濟頻率和最經濟真空。試驗條件試驗期間維持＃3爐燃燒穩定，風量維持穩定，機組調門開度保持不變。
　　5.1計算方法
　　根據目前國內通用的經驗公式計算135MW機組，真空每變化1kPa，機組供電煤耗將變化2~3g/kw•h。以該廠機組負荷125MW，當其它條件不變時，可計算出真空每變化1kPa時，機組的煤耗變化（供電煤耗變化2.5g/kw•h為參考數據）:
　　25g/kw•hxl25000kW=312500g=0.3125t
　　按照每噸煤700元計算：我廠機組在其他條件不變化時真空每變化1kPa，供電成本變化：
　　0.3125t×700元／t=218.75元
　　按照每度電0.55元計算：每小時成本218.75元折算到循環水泵功率為：
　　P=218.75/0.55=39800g/kw•h
　　變頻一次電流變化當量為（功率因素按0.9計算）:
　　I=p/(1.732×6.4×0.9）≈39.8A
　　若提高1kPa真空，循環水泵變頻一次電流增加為39.8A時，經濟性持平；若變頻一次電流增加小于39.8A電流時，存在經濟性：若變頻一次電流增加大于39.8A電流時，則出現不經濟的現象。
　　5.3試驗方法
　　在凝汽器循環水進水溫度在14℃機組負荷120Mw時調整循環水泵頻率到30Hz運行，穩定30min后，開始根據試驗表格記錄數據，然后每10min記錄次共記錄三次數據。調整循環水泵頻率，控制＃3機循環水泵電流升高4A，穩定30min后，記錄相關數據，然后每10min記錄一次共記錄三次數據。一直試驗到循環水泵頻率50Hz，停止試驗。
　　根據以上方法分別進行凝汽器循環水進水溫度在14、16、18、20、22℃下機組負荷分別為80MW、90MW、100MW、110MW、120MW的試驗并收集相關數據。
　　5.4#3機試驗結果
　　循環水泵最經濟的頻率和經濟真空：
　　80MW負荷：
　　
　　90MW負荷：
　　
　　100MW負荷：
　　
　　110MW負荷：
　　
　　120MW負荷：
　　
　　6結束語
　　該電廠＃3機組循環水泵改為變頻調速控制后，機組在不同負荷下按照上表循環水泵的最經濟的頻率和經濟真空調整，取得了較明顯的經濟效益，可見變頻調速技術在節能降耗方面具有很大的優勢，值得推廣應用。