湛江電廠四臺發(fā)電機組的汽機都是東方汽輪機廠生產的N300-16.7/537/537-Ⅲ型汽輪機，設計凝結水流量：#1、#2機為870t/h;#3、#4機為1000t/h。設計為兩臺即A、B凝結水泵，凝結水系統(tǒng)正常一臺凝結水泵工作，一臺凝結水泵備用方式，采用除氧器水位調整門開度調節(jié)除氧器水位。經過凝結水泵升壓后的凝結水通過除氧器水位調整門后經低加系統(tǒng)進入除氧器。母管上的凝結水同時為旁路二級、三級減溫水提供水源。
凝結水泵在變頻改造以前，調節(jié)水位主要是靠調節(jié)除氧器上水調整門的開度進行控制，由于凝結水泵用電機的容量本身裕量較大，工頻運行方式下，上水調整門開度一般為30左右，凝結水泵出口母管壓力較大，最大達到3.0MPa，一般范圍為2.0MPa～3.0Mpa的高壓力，其消耗電能較大。
由于節(jié)能降耗的需要和高壓變頻技術發(fā)展，結合設備運行現(xiàn)狀，決定在1號、3號、4號機組凝結水泵上進行變頻改造。在#4機凝結水泵電機上采用廣東明陽龍源電力電子有限公司生產的MLVERT-S06/1250.D高壓變頻器。于2005年10月25日11：00正式投入運行。下面以#4機組的A凝結水泵的變頻改造為例進行介紹。
2凝結水泵運行工藝和變頻改造技術方案
2.1#4機凝結水泵參數和運行工況
在汽輪機內做完功的蒸汽在凝汽器冷卻凝結之后，集中在凝汽器中,利用凝結水泵將低溫的凝結水經過逐級加熱,送往除氧器中，供機組的水循環(huán),提高機組的工作效率。維持凝結水泵連續(xù)、穩(wěn)定運行是保證電廠安全、經濟生產的一個重要方面。監(jiān)視、調節(jié)凝汽器內的水位是凝結水泵運行中的一項重要工作。在正常運行狀態(tài)下,除氧器內的水位不能過高或過低。當機組負荷增加時,凝結水量增加。當機組負荷降低時，凝結水量降低。
#4機組配備有2臺6kV/1000kW凝結水泵電機。
(1)電機參數
電機額定功率1000kW，額定電壓6kV，額定電流118.8A，額定轉速1487r/min，效率93.1，功率因數0.89，CT變比為300/5，PT變比為6000/100。
(2)水泵參數
水泵揚程244m，流量870M3/h，轉速1480r/min，軸功率750kW，效率78。設計時電機留有裕量，一臺運行，一臺備用。
在安裝變頻器之前，凝汽器內的水位調整是通過改變凝結水泵出口閥門的開度進行的，調節(jié)線性度差，存在節(jié)流損失，造成電能的浪費。另一方面，頻繁對閥門進行調節(jié)，也造成了閥門的可靠性下降，影響機組的穩(wěn)定運行。為了進一步優(yōu)化凝結水泵運行工況，節(jié)省電能，所以對4#機凝結水泵電機進行高壓變頻改造。
2.2#4機凝結水泵變頻改造技術方案
#4機組變頻器采用一拖一的接線方式，變頻器與電動機的連接方式如附圖所示，一臺機組采用一套變頻器，即一臺機組一臺工頻運行，一臺變頻運行?？紤]凝結水系統(tǒng)的可靠性和變頻器檢修隔離方便,變頻器需增加大旁路開關。
附圖凝結水泵高壓變頻改造方案示意圖
#4機凝結水泵電機在高壓變頻器改造之后，凝結水泵出口閥門基本上不需要調整，閥門開度保持在一個比較大的位置上，通過調整變頻器的運行頻率(電機轉速)來調整出口流量，從而減少了電機工頻啟動造成的沖擊，進一步優(yōu)化了生產工藝，并且節(jié)省了電能。
由于凝結水泵運行過程中,機組負荷變化較大,調節(jié)速度要快,因此要求變頻器有過載能力以及過流保護措施。
在控制方面,DCS根據機組負荷、除氧器的水位給定速度運行信號(4-20mA標準信號),由電流環(huán)接口送給變頻器;變頻器根據給定的速度信號調節(jié)水泵電機[工業(yè)電器網-cnelc]的轉速。
2.3變頻器的技術特點[1]
該變頻器采用新型高壓大功率電力電子器件、直接“高—高”方式,具有效率高、功能完善、運行可靠等特點。變頻器裝置采用不可控多脈沖移相整流和全控器件(IGCT)進行開關調制,具有很高的輸入側功率因數、優(yōu)良的調速性能和轉矩控制性能。高壓變頻器通過改變電動機運行頻率,在很寬的轉速范圍內進行高效率的轉速調節(jié),新一代的高壓變頻器比第一代高壓變頻器功能更完善,能承受輸入電源的大幅度變化以及瞬時掉電再啟動功能,同時控制部分更可靠,和現(xiàn)場的生產工藝結合更緊密。
由于變頻器要采用優(yōu)化的PWM控制算法控制電機，需要主控系統(tǒng)控制器具有更高的運行速度和處理能力、更大的存儲器和外部信號處理端口、具備浮點運算的能力。因此，新一代的變頻器控制器選用浮點數字信號處理器DSP和大規(guī)模集成電路的FPGA相結合的方案[2]，DSP主要負責采集的信息和運算處理，F(xiàn)PGA根據處理結果轉化為相應的控制脈沖，控制實時性大大提高。
3#4機凝結水泵變頻器的節(jié)能分析
3.1直接電度測量推算
2005年10月28日#4機組凝結水變頻節(jié)能測試記錄如表1所示:
表1#4機組凝結水變頻節(jié)能測試記錄
注：電度表變比：
CT變比:300/5,PT變比:6000/100
B泵工頻運行在9∶50～10∶20的30min期間的電量：
300/5×6000/100×(7586.67-7586.485)=666kW·h
A泵變頻運行在11∶05～11∶35的30min期間的電量:
300/5×6000/100×(7742.125-7741.972)=550.8kW·h
單天的變頻附加損耗:
空調損耗：7350×0.8=5880W(2×5匹空調,按80負載計算);
控制電源損耗：2kW;
總的損耗約：8kW。
按此類推一月的節(jié)約電量：
W總=30×24×((666-550.8)×2-8)=160,128kW·h
特別說明：變頻運行在低負荷節(jié)能效果比高負荷更加明顯。
節(jié)能效果：(160128/666×24×30)100=33.39。
3.2電流間接計算
4#機組的額定容量為300MW，通常4#機組的輸出負荷在200MW～300MW之間，下面以輸出負荷為200MW、250MW和300MW為例進行節(jié)能分析。
其中：母線線電壓U為6kV，工頻運行功率因數=0.89，變頻運行功率因數=0.94。
當負荷為200MW時，A凝結水泵電機在工頻、變頻方式下的功耗為：
工頻方式：P11=×U×I1×=×6×65×0.89=601.2kW
變頻方式：P12=×U×I2×=×6×35×0.94=341.9kW
每小時節(jié)約功率:P1=P1
1-P12=601.2-341.9=259.3kW
當負荷為250MW時，A凝結水泵電機在工頻、變頻方式下的功耗為：
工頻方式：P21=×U×I1×=×6×71×0.89=656.7kW
