于恒斌
深圳能源集团安所固电力有限公司 广东深圳 518000
摘要：介绍燃气-蒸汽联合循环机组循环高压给水泵变频改造的设计方案，并对变频改造过程试运中的出现的问题及控制逻辑的确定进行了阐述；另外，通过改造前后高压给水泵实际运行参数的对比，对技术改造后的节能效果进行了分析。
关键词：高压给水泵；高压变频器；变频控制；工频控制，给水压力，汽包液位，节能改造，高压给水调节阀。
0引言
深能安所固电厂二期工程建有2×180MW美国GE PG9171E型单轴燃气-蒸汽联合循环机组。采用由杭州锅炉厂生产，型号NG-S109E-R，为双压自除氧无补燃强制循环锅炉。与本锅炉相匹配的燃机为侧向排气型，带有独立的排气烟囱，有效保证了锅炉出力及正常运行，旁通烟囱配置无泄漏烟气挡板及控制调节系统。锅炉汽水系统含高压汽包、低压汽包，锅炉给水经各自的给水操作台进入省煤器加热后，接近饱和温度的水进入汽包，机组满负荷运行时，高压给水流量178t/h,高压给水调节阀最大开度55%左右，此处的节流损耗较大。为了提高系统运行效率，实现节能降耗，配合低碳经济发展。因此在高压给水泵电机上进行了变频改造技术。
1 设备简介
该厂单台机组共设有2台100%容量的高压给水泵，一台工频运行，一台工频备用，给水出口母管压力9Mpa左右，给水泵为电动，卧式，多级，离心水泵，转速2980r/min，高压给水泵电机为ABB公司的AMA400L2ABAH型电机，额定功率750kW，额定电压6kV，额定电流84A，功率因素0.89，转速2985r/min.
2 变频器运行控制方式的选取
在锅炉启动初期的工况中，宜采用恒压供水方式，特别是外网系统频率极不稳定经常出现系统崩溃现象事故情况下，汽机OPC 动作后，或者汽机跳闸后，汽包压力变化较大，造成汽包水位波动较大。，通过变频器调速，使得水泵的出口压力略高于汽包压力，且为一恒定值，可使得给水泵出口压力得以降低。但其压力必须大于汽包的最大压力，否则当锅炉汽包压力大于给水泵出口压力时，将无法保证锅炉正常上水。当汽包压力较低时，与给水泵出口压力大的差值仍然较大，上述现象仍不能有效改善。
在机组运行正常的工况下宜采用差压供水，分别取锅炉汽包及给水泵出口的压力，送入差压变送器，其压差信号经PID 调节器与设定值进行比较后，送到变频器，控制给水泵电动机的转速，构成闭环控制系统。正常运行中随着锅炉汽包压力的变化，变频器的输出频率将自动改变，水泵的转速也相应的改变，始终使给水泵的出口压力跟踪且大于锅炉汽包压力，其差值保持在设定值。这样在绝大部分时间里水泵运行速度将低于额定转速，因此不但水泵的功率消耗将大幅降低，而且水泵的磨损也大为减轻。
4运行方式的改变：
考虑到目前高压变频器的经济成本较高，高压给水泵变频改造采用“一拖二”的改造方案，2台高压给水泵共设一套变频器。正常情况下，运行人员可任意选择一台高压给水泵变频运行，另一台高压给水泵作为工频备用。当运行高压给水泵故障跳闸后，系统自动连锁启动备用高压给水泵工频运行。
5变频改造后试运行中出现的问题：
(1) 因为燃气-蒸汽联合循环机组中燃机启动较快，启动后可迅速带满负荷。在机组冷态启动初期和燃机低负荷运行时，采用高压给水泵变频器可采用频率固定模式，锅炉启动过程中，通过调节高压给水调节阀开度来满足锅炉给水量的需要。
(2) 正常运行过程中，在燃机负荷变工况运行过程中，要特别注意根据锅炉出口主蒸汽温度变化，适时投入减温水，防止主蒸汽超温，高压给水调节阀要关至90%开度左右，这就会产生节流损失。这和调节阀的性能曲线和调阀特性有关，有待优化。
(3) 该地区电网较小，设备老化，电网事故频发，事故情况下，因锅炉汽包液位波动较大，高压给水泵变频器调整幅度过大，造成电机电流超限跳闸的情况出现，变频高压给水泵跳闸后，高压给水调阀开度较大，工频备用高压给水泵连锁启动后也会出现电流超限跳闸的情况。事故情况下，若高压给水泵电流超限，高压给水调节阀需要自动关闭至一定开度，并发出报警。需要注意的情况，高压给水调节阀关闭到一定开度以后，此时变频器若在满频率50Hz运行，高压给水调节阀手动再开将会导致变频器电流超限，需要通过降低频率，增加高压给水调节阀开度来保证给水流量的需要。待运行人员确认高压汽包水位状况稳定后再手动将高压给水泵变频器切换至自动控制模式。
(4) 执行设备定期维护切换过程中，要做好锅炉水位的调整的提前量，特别是高压热水循环泵切换时，会造成汽包液位大幅度的变化，给水泵变频器自动调整不是很灵敏，需要进一步优化完善控制逻辑。
(5) 给水泵变频运行时，要加强变频器温度的监视和调整，确保冷却装置运行正常。
6重要连锁控制逻辑确定：
(1) 高压给水泵工频备用时连锁启动条件：变频运行的高压给水泵跳闸；或变频运行的高压给水泵开关故障跳闸；或变频运行的高压给水泵且高压主给水调节阀入口压力高压主给水调节阀入口压力减去汽包压力≤0.30MPa，延时3S。变频改造后满负荷运行的工况下，高压给水调节阀前压力比高压汽包压力大0.20MPa，所以确定了变频运行的高压给水泵且高压主给水调节阀入口压力高压主给水调节阀入口压力减去汽包压力≤0.30MPa，备用给水泵将连锁启动。
(2) 高压给水泵变频器自动：强制手动条件：高压汽包水位偏差大于100mm；或高压汽包水位3个全坏质量；或高压给水泵变频器反馈坏质量；或高压给水泵变频器指令和反馈偏差大于10%；或高压汽包水位设定值和过程值偏差大于200mm；或高压给水泵变频器重故障；或高压给水泵变频器跳闸。
(3) 高压主给水调阀 连锁关闭至40%条件：备用工频高压给水泵联锁启动；#1高压给水泵开关电流≥83A；#2高压给水泵开关电流≥83A；高压给水泵变频器输出电流≥83A。
实际节能效果分析
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假设该锅炉年运行小时数5500小时，则每年可节省电量为71.5万kWh。高压给水泵变频改造后，设备运行稳定，节能效果明显，锅炉给水泵变频器根据锅炉负荷调整，减少了锅炉给水调节阀门的节流损耗，从而达到了节电效果，运行操作方便。在节能降耗减排，配合低碳经济发展方面做出了贡献。希望同类型电厂建设之初的设计过程中，就要考虑电气设备增加变频器，同时设计施工，同时投入使用。提高节能减排效果。
文献：
[1]范新宇，刘雁杰.M701F机组6kV凝结水泵电机变频技术的应用[J],燃气轮机发电技术，2010