电动给水泵变频改造客户解决方案1

电动给水泵变频改造客户解决方案北京合康亿盛变频科技股份有限公司技术部崔光远电动给水泵变频改造客户解决方案2目录前言5一、背景及概述5二、电泵变频改造可行性分析51、电动给水泵运行现状52、液偶调速的缺点62.1、液偶工作原理62.2、液偶调速方法62.3、液偶耗能的几点情况73、变频调速的优点及节能情况73.1、变频调速的优点73.2、电泵变频改造后的节能点8三、电动给水泵变频改造的安全性8四、变频器运行业绩介绍8电动给水泵变频改造客户解决方案10第一部分、概述10一、电动给水泵的选型差异与泵组的差异10二、电动给水泵变频改造方案描述111、土建工程涉及内容介绍112、电气改造涉及内容介绍123、机务改造涉及内容介绍12电动给水泵变频改造客户解决方案3第二部分、电动给水泵机务改造方案汇总13一、电厂电动给水泵组简介13二、前置泵改造方案14三、液力耦合器改造方案汇总151、液偶稳压系统介绍152、稳压系统实物图片163、新型液力偶合器改造方案164、直联式改造方案185、置换式改造方案196、三种方案的特点20第三部分、电动给水泵一次回路改造方案汇总21一、一用一备机组一次回路方案221、方案一222、方案二223、方案三234、方案四（无扰切换方案）23二、两用一备机组一次回路方案261、方案一262、方案二27第四部分、变频器配置方案汇总27一、油变水冷变频器配置方案介绍28电动给水泵变频改造客户解决方案41、变频器选型及性能特性（以30万机组两用一备或者20万机组一用一备为例）282、油变水冷变频器（实物图及外形图）313、油变水冷变频器冷却方案介绍323.1、技术背景323.2、水冷技术描述333.3、水冷变频器主要优点334、水冷变频管道系统方案介绍345、现场用水要求34第五部分、变频器二次电气配置方案34一、DCS改造方案介绍34二、电机差动保护更改方案介绍35第六部分、节能效益分析361、现场实际运行参数表372、现场节能分析38附表：电动给水泵工况调查表40附录、经典案例分析44电动给水泵变频改造客户解决方案5前言一、背景及概述能源形势与节能能源短缺和环境污染是人类当前共同面临的世纪性难题。据统计全球已探明石油储量只够使用30～50年。我国自然资源总量排世界第七位，能源资源总量约4万亿吨标准煤，居世界第三位，但我国人口众多，能源资源相对匮乏。近年来，随着电网容量的不断增加，用电峰谷差也逐步增大，需要机组调峰幅度相应增加，目前某某发电有限公司调峰幅度甚至超过50%，而作为全厂最大辅机设备的给水泵,虽然配置有液力耦合器调速，但电机在固定转速下随着给水泵输出转速的降低，给水泵组的效率也越来越低，给水泵耗电率一直居高不下，直接影响到全厂经济技术指标和节能效益。采用效率更高的高压变频直接调节锅炉给水泵电动机是响应政府节能减排号召的最优选择之一。事实已经证明，变频改造后，火电厂锅炉给水泵组年节电率可达20%以上，每年可节约上千万度电，年节煤约3200吨。锅炉电动给水泵的变频改造，将会带来非常可观社会效益和经济效益。同时具有提高机组自动化调节品质、降低设备运行维护费用等优点。二、电泵变频改造可行性分析1、电动给水泵运行现状近年来，随着电网容量不断增加，用电峰谷差也逐步增大，需要机组调峰幅度也越来越增大，有的公司的调峰幅度甚至超过了50%，作为全厂最大辅机设备的给水泵虽然配备有液力耦合器，但在电机固定转速下随着给水泵输出转速的降低，给水泵组的效率也越来越低，从而给水泵的电耗一直居高不下，影响全厂经济指标和节能效益。电动给水泵变频改造客户解决方案6同时电泵电机功率大，启动时对整个电网压降和冲击很大，对其它正在运行的设备容易造成影响，所以一些重要的设备需在电泵电机启动后方能启动。为了提高全厂经济指标和节能效益，同时也为了响应政府节能减排的号召，电动给水泵的节能改造成了迫在眉睫的事情。2、液偶调速的缺点2.1、液偶工作原理电动机运行时带动液力耦合器的壳体和泵轮一同转动，泵轮叶片内的液压油在泵轮的带动下随之一同旋转，在离心力的作用下，液压油被甩向泵轮叶片外缘处，并在外缘处冲向涡轮叶片，使涡轮在受到液压油冲击力而旋转;液压油循环流动的产生，是泵轮和涡轮之间存在着转速差，使两轮叶片外缘处产生压力差。液力耦合器工作时，电动机的动能通过泵轮传给液压油，液压油在循环流动的过程中又将动能传给涡轮输出。液压油在循环流动的过程中，除受泵轮和涡轮之间的作用力之外，没有受到其他任何附加的外力。根据作用力与反作用力相等的原理，液压油作用在涡轮上的扭矩应等于泵轮作用在液压油上的扭矩。2.2、液偶调速方法通过勺管控制泵轮涡轮工作腔中工作油的充盈度，但是在勺管调节的过程中，原动侧即泵轮始终工作在全速状态，其泵上来的工作油始终没有变化。当勺管开度最大时，工作腔油充盈度最大，这时涡轮侧受到工作油的传导力也会最大，这时候液偶的传导功率效率最高。当勺管开度逐渐减小时，勺管的开度控制着工作腔油的充盈度，所以工作腔油也随之越来越少（剩余的油通过勺管回流到液偶油箱中），这样泵轮传导过去的效率越来越低，转差率也越来越大，所以负载侧转速也随之变化。但是勺管开到一定程度时，传导效率越来越低，传导力矩也越来越低，液偶涡轮侧无法有足够的力矩带动负载，所以液偶开度需有一个最低值，电动给水泵变频改造客户解决方案7低于最低值则液偶无法工作。下图为液偶在不同转速时对应的效率。效率可低至35%。2.3、液偶耗能的几点情况1）、在勺管调速过程中，将泵轮泵上来的油，通过勺管回流到了液偶油箱中。2）、由于液偶工作腔中的工作油充盈度随着勺管开度变化，始终无法完全充满，导致泵轮与涡轮在力矩传导过程中效率随着勺管开度而降低。3）、工作油在力矩传导过程中勺管开度越低，工作油发热量越大。3、变频调速的优点及节能情况3.1、变频调速的优点1）、降低了厂用电能耗：降低将近0.5%的厂用电能耗。2）、电动给水泵调速更加精确：变频器调节频率精度为0.01HZ，对电泵可实现更精确的转速控制，可实现1转以内的精准控制。提高自动化水平，同时也提高电厂发电工艺。3）、启动冲击少，只有额定电流0.5倍左右（工频启动电流是额定电流的6-7倍），对电网零冲击。电动给水泵变频改造客户解决方案84）、电机为软启动，对电机机械部分以及线苞无冲击，可实现频繁启动。3.2、电泵变频改造后的节能点1）、液偶勺管开度最大，给水泵的速度由变频器调节电机转速来完成。保证液偶工作腔充盈度使液偶的传导效率始终保持在95%。2）、减少了工作油经过勺管回流至液偶油箱中，减少能量损失。3）、减少工作油发热量。三、电动给水泵变频改造的安全性1、安全可靠的方案我们主张以最小的改动实现最大的改造目的，既能保证变频运行，同时保留原有工频运行方式。DCS完善的改造方案，完美无扰动的到泵过程。2、使用国内最先进的变频器冷却工艺我们使用纯水冷作为变频器的冷却方式（也有可选方案），这在国产变频器厂家中尚属首例，在国内已有9台的投运业绩，功率都在5000KW及以上，优点归纳如下：两小一高限制少，维护为零寿命长体积小，能耗小，效率高水管不受传输距离限制、不受室温限制能达到免维护的效果提高了热传导效率，单元内温度降低，提升了功率器件、电容的寿命四、变频器运行业绩介绍项目内容市场总台数（截止2015年1月）9744台电动给水泵变频改造客户解决方案9最高运行功率15000KW4000KW以上175台10000KW运行业绩4台最大运行电流1540A电泵运行台数8台海外运行台数（不完全统计）407台提升机总运行台数（不完全统计）300台4200KW及以上主井提升机3台4201KW及以上副井提升机2台多台电泵变频改造成功案例：1）兰铝自备电厂2台功率6300KW/6KV，机组为30万2）新疆希望铝业自备电厂2台功率6300KW/6KV，机组为30万3）潘三电厂1台4000KW/6KV,13.5万机组4）石河子天富热电1台4000KW/6KV,13.5万机组5）保德电厂2台功率6300KW/6KV，机组为30万6）、河南许昌能信热电1#、2#机组电动给水泵变频改造项目，机组为21万。7）国外有2台业绩，地点在俄罗斯电动给水泵变频改造客户解决方案10电动给水泵变频改造客户解决方案第一部分、概述一、电动给水泵的选型差异与泵组的差异电动给水泵一般选用离心多级泵，但是根据设计工艺不同，比如汽包所需的流量和压力的不同，电动给水泵一般可分为单吸多级离心泵和双吸多级离心泵。不同的选型，相对应的电动给水泵组配置不同（如图1所示）：电动给水泵转速高，且需要根据实际工况调节转速，因此，一般采用增速液耦合器（以下简称：液偶）传动，液偶同时具备增速、调速功能。在电动给水泵组中，前置泵、电动机及给水泵的效率相对稳定，但是液偶的液体滑差会不可避免的降低传动效率（在2:1转速输出时，其传动效率会低至67%），从而造成较大的能量损失。低位除氧器带前置泵布局图电动给水泵单级多级离心泵双吸多级离心泵配置三：双吸多级离心泵，本体自带诱导轮，无需前置泵电动给水泵不带诱导轮配置一：低位或高压除氧器，带前置泵配置二：高位除氧器，不带前置泵配置四：高位除氧器，不带前置泵配置五：低位除氧器，带前置泵电动给水泵变频改造客户解决方案11给水泵前置泵电动机液力耦合器（除氧器安装位置0-7米，前置泵由电动机同轴驱动）高位高压除氧器不带前置泵布局图液力耦合器给水泵电动机（除氧器安装位置7-18米）二、电动给水泵变频改造方案描述电动给水泵变频改造工程是集电气、机务、土建等多个专业于一体的综合性工程，故投资大、施工复杂。1、土建工程涉及内容介绍电动给水泵节能改造相关的土建工程一般包含以下三个项目。变频器室。电动给水泵电动机属于大型电动机，配置的变频器体积和发热量也较大所以需要专门为电动给水泵变频器修建变频器室及器室内照明、消防、接地、设备基础、电缆沟、循环冷却管道沟等相关附属工程。设计和修建变频器室时，必须留有足够的检修空间——变频器前门距墙不小于2米（两台变频器相向安装时，相电动给水泵变频改造客户解决方案12距不小于1.6米）；变频器后门距墙不小于1.5米；变频器两侧距墙不小于1.5米。前置泵电机基础。前置泵电机的基础非常重要，其沉降值不允许大于0.1mm。电缆沟施工现场，如果条件不允许敷设电缆桥架，就要修建电缆沟，电缆沟一般要求为钢筋混凝土结构或素混凝土结构，土质较好的场所也可以用砖混结构；保证其沉降值不大于0.5cm。稳压系统基础涉及液偶改造的外围稳压系统（后面会详细介绍该系统）的基础。2、电气改造涉及内容介绍变频器及相关设备的入厂试验安装、调试。变频器一、二次电缆的铺设、校验及对接等。变频器冷却系统电气控制回路的安装与调试。前置泵电机的安装及调试。前置泵电机开关柜的安装及调试及变频器室内低压配电柜的设计、安装、调试等。视现场情况，如果电机为低压380V可由电厂提供低压开关柜，电机若为高压电机，则需单独配置一台高压柜并并入其电厂母网中。电机原差动保护改造。油稳压系统电控系统的安装及调试。DCS硬件及软件（逻辑、组态）改造及调试等。3、机务改造涉及内容介绍液力耦合器本体改造液偶外围工作油及润滑油管路改造液偶外围稳压系统安装及调试电动给水泵变频改造客户解决方案13前置泵本体改造及对应的前置泵润滑管道的改造变频器冷却系统安装。该部分内容包括水冷变频器的冷却系统和空水冷变频器的冷却系统的安装、调试。第二部分、电动给水泵机务改造方案汇总一、电厂电动给水泵组简介电厂机组电动给水泵配置一般有两种：1、采用三台35%或50%容量的电动给水泵为锅炉供水的现场，正常运行方式为两用一备，6kV（或10KV）高压电机同轴驱动给水泵和前置泵；此工况下一般针对两台常用电动给水泵进行变频改造，备用泵仍保持原有状态。2、采用两台100%容量的电动给水泵为锅炉供水的现场，正常运行方式为一用一备，6kV（10KV）高压电机同轴驱动给水泵和前置泵。此工况下一般针对一台常用电动给水泵进行变频改造，备用泵仍保持原有状态。液偶