1 前言 呼和浩特金橋熱電廠(chǎng)現(xiàn)裝機(jī)容量為2×300MW，選用5臺(tái)1000KW的熱網(wǎng)循環(huán)水泵，通過(guò)18km的無(wú)補(bǔ)償管道，向熱力用戶(hù)提供六個(gè)月的供熱量。由于供熱系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，熱網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)在運(yùn)行中主要保證水循環(huán)穩(wěn)定和壓力恒定，即控制好水位、水壓達(dá)到安全運(yùn)行的目的。機(jī)組在供熱期間，供熱負(fù)荷變化時(shí)需要調(diào)節(jié)水量，而電機(jī)的出力并沒(méi)有變化，其消耗的廠(chǎng)用電率是相當(dāng)可觀(guān)的。當(dāng)前節(jié)能環(huán)保已成為各發(fā)電企業(yè)必須完成的硬指標(biāo),所以降低廠(chǎng)用電率,合理調(diào)配設(shè)備運(yùn)行方式是我廠(chǎng)急需解決的問(wèn)題。因此對(duì)熱網(wǎng)循環(huán)泵進(jìn)行節(jié)能改造，最佳方案就是采用高壓變頻器進(jìn)行調(diào)速，這樣就可以通過(guò)調(diào)節(jié)壓力、改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制流量，可以方便地調(diào)整機(jī)組的供熱量，不但具有非常大的節(jié)能潛力，而且達(dá)到了管道穩(wěn)壓的最佳效果。 2 水泵變頻改造節(jié)能原理 異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源頻率f、轉(zhuǎn)差率s、電機(jī)極對(duì)數(shù)p這三個(gè)參數(shù)有如下關(guān)系: n=60f（1-s）/p 改變其中任何一個(gè)參數(shù)都可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的改變。變頻器是通過(guò)改變電源頻率f的方式來(lái)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的。 水泵的流量與壓力的富裕度以及設(shè)備的非滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致水泵的運(yùn)行工況點(diǎn)與設(shè)計(jì)高效點(diǎn)相偏離，從而使水泵的運(yùn)行效率大幅度下降。一般情況下，如采用閥門(mén)調(diào)節(jié)的水泵，在兩者偏離10％時(shí)，效率下降8％左右；偏離20％時(shí)，效率下降20％左右；而偏離30％時(shí)，效率則下降30％以上。如對(duì)于采用閥門(mén)調(diào)節(jié)流量的水泵，這是一個(gè)固有的不可避免的問(wèn)題。可見(jiàn)，在水泵的用電量中，很大一部分是因其型號(hào)與管網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)不匹配及調(diào)節(jié)方式不當(dāng)而被調(diào)節(jié)門(mén)消耗掉的。因此，改進(jìn)泵的調(diào)節(jié)方式是提高運(yùn)行效率，降低耗電量的最有效途徑。圖1給出了離心式水泵不同調(diào)節(jié)方式耗電特性比較曲線(xiàn)，圖2給出了閥門(mén)調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)方式時(shí)，泵的效率－流量曲線(xiàn)。 由圖2可知：在泵的流量由100％下降到50％時(shí)，變速調(diào)節(jié)與閥門(mén)調(diào)節(jié)方式相比，泵的效率平均高出30％以上。因而，從節(jié)能的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，變速調(diào)節(jié)方式為最佳調(diào)節(jié)方式。當(dāng)采用定速驅(qū)動(dòng)時(shí)，水泵靠閥門(mén)開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)流量，除產(chǎn)生大量的節(jié)流損耗外，調(diào)節(jié)反應(yīng)速度也慢。采用調(diào)速驅(qū)動(dòng)后，系統(tǒng)的可控性提高了，響應(yīng)速度加快了，控制精度也提高了。從而使整個(gè)系統(tǒng)的控制性能大大改善，進(jìn)一步節(jié)約能源。同時(shí)，采用變速調(diào)節(jié)以后，可以有效地減輕葉輪和軸承的磨損，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，降低噪聲，大大改善起動(dòng)性能。工藝條件的改善也能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 3 熱網(wǎng)循環(huán)泵變頻改造方案 3.1 改造對(duì)象 金橋熱電廠(chǎng)有五臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)水泵，故我們選用兩套北京合康億盛科技有限公司生產(chǎn)的 “一拖二”高壓變頻裝置，分別帶#1、#2與#3、#4熱網(wǎng)循環(huán)泵電機(jī)，#5熱網(wǎng)循環(huán)水泵暫不改造。運(yùn)行人員可根據(jù)供熱量的大小投入一臺(tái)或兩臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)泵變頻運(yùn)行。當(dāng)#1、#3熱網(wǎng)循環(huán)泵變頻運(yùn)行時(shí)，#2、#4熱網(wǎng)循環(huán)泵工頻旁路，反之當(dāng)#2、#4熱網(wǎng)循環(huán)泵變頻運(yùn)行時(shí)，#1、#3熱網(wǎng)循環(huán)泵工頻旁路。當(dāng)運(yùn)行的變頻泵發(fā)生故障時(shí)，備用工頻泵連鎖啟動(dòng)，確保供熱系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。 3.2 改造邏輯設(shè)計(jì) 由于熱網(wǎng)熱負(fù)荷調(diào)節(jié)以調(diào)節(jié)汽輪機(jī)抽汽量為調(diào)節(jié)方式，所以熱網(wǎng)循環(huán)泵主要以穩(wěn)定供熱管網(wǎng)壓力為調(diào)節(jié)方式。熱網(wǎng)循環(huán)泵變頻調(diào)節(jié)以熱網(wǎng)供水壓力為被調(diào)量，通過(guò)變頻調(diào)節(jié)熱網(wǎng)循環(huán)泵轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)供水壓力。為防止泵組在低轉(zhuǎn)速時(shí)出現(xiàn)共振的現(xiàn)象，將泵的最低轉(zhuǎn)速設(shè)定為900r/min（電機(jī)工頻額定轉(zhuǎn)速為1489r/min）。 3.3 改造后的畫(huà)面操作 由于采用“一拖二”配置，#1、#2泵共用一號(hào)變頻器調(diào)節(jié)器，3、4#泵共用二號(hào)變頻調(diào)節(jié)器。泵變頻啟動(dòng)時(shí)先操作對(duì)應(yīng)6KV開(kāi)關(guān)，給變頻器充電，再按變頻器啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)變頻器，再操作相應(yīng)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)供水壓力。當(dāng)投入自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，在設(shè)定塊上設(shè)定所需的供水壓力，并設(shè)有偏置塊設(shè)定兩臺(tái)變頻泵的轉(zhuǎn)速偏置，偏置數(shù)值為一號(hào)變頻器轉(zhuǎn)速減二號(hào)變頻器轉(zhuǎn)速的差值。當(dāng)啟動(dòng)第二臺(tái)變頻泵后，手動(dòng)調(diào)節(jié)使兩臺(tái)變頻泵轉(zhuǎn)速調(diào)至一致，再投入自動(dòng)調(diào)節(jié)。 由于該變頻器不能夠聯(lián)啟，所以變頻泵不能作為備用泵運(yùn)行，只能選擇工頻泵作為備泵使用，泵的連鎖投入方法與改造前一致。 3.4 改造后高壓變頻器運(yùn)行方式 兩套“一拖二”高壓變頻裝置，分別帶#1、#2與#3、#4熱網(wǎng)循環(huán)泵電機(jī)，手動(dòng)切換方式（虛線(xiàn)部分為新增加部分），如圖： 高壓變頻器運(yùn)行方式控制分為就地控制及遠(yuǎn)程控制兩種。遠(yuǎn)程控制狀態(tài)時(shí)，DCS輸出的轉(zhuǎn)速命令信號(hào)跟蹤高壓變頻器轉(zhuǎn)速反饋。就地控制時(shí)，對(duì)高壓變頻器遠(yuǎn)方操作無(wú)效。　　 高壓變頻器受DCS控制時(shí)分自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式。手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，運(yùn)行人員通過(guò)改變DCS操作畫(huà)面轉(zhuǎn)速控制塊控制高壓變頻器轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)。 4 改造后的節(jié)能效果對(duì)比 根據(jù)現(xiàn)有供熱面積，單臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)泵運(yùn)行即可滿(mǎn)足熱用戶(hù)要求。現(xiàn)將#3熱網(wǎng)循環(huán)泵變頻改造前后電流的變化及消耗的電量進(jìn)行比較（以2008年10月20日改造前與2008年11月8日改造后全天運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行比較）。 運(yùn)行方式：10月20日單臺(tái)#3熱網(wǎng)循環(huán)泵工頻運(yùn)行，11月8日單臺(tái)#3熱網(wǎng)循環(huán)泵變頻運(yùn)行。 電流變化及消耗的電量如下表所示（熱網(wǎng)循環(huán)泵電機(jī)功率因數(shù)按0.83） [align=center] [/align] 5 變頻改造后經(jīng)濟(jì)效益分析 5.1 按電流差值計(jì)算 經(jīng)運(yùn)行比較發(fā)現(xiàn)熱網(wǎng)循環(huán)泵在滿(mǎn)足現(xiàn)有供熱面積的情況下，改造后平均每小時(shí)節(jié)約電量419.6度。 電力上網(wǎng)電價(jià)按0.285元/度計(jì)算，每年熱網(wǎng)循環(huán)泵變頻運(yùn)行按六個(gè)月計(jì)算，則每臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)泵變頻運(yùn)行節(jié)電效益約為： 0.285×419.6×24×180＝51.7（萬(wàn)元） 5.2 按供電單耗計(jì)算： 供電單耗=電機(jī)功率/流量 改造前平均供電單耗：1003.216/2358.6=0.425（度/噸） 改造后平均供電單耗：563.4075/2071.53=0.272（度/噸） 改造后平均供電單耗降低值：0.425-0.272=0.153（度/噸） 供水量按工頻平均每小時(shí)2358噸計(jì)算，可節(jié)約電量： 0.153×2358=360.77（度） 電力上網(wǎng)電價(jià)按0.285元/度計(jì)算，每年熱網(wǎng)循環(huán)泵變頻運(yùn)行按六個(gè)月計(jì)算，則每臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)泵變頻運(yùn)行節(jié)電效益約為： 360.77×0.285×24×180=44.42（萬(wàn)元） 經(jīng)兩種計(jì)算比較，節(jié)電效益相差不大。 6 結(jié)語(yǔ) 經(jīng)過(guò)分析比較，金橋熱電廠(chǎng)熱網(wǎng)循環(huán)泵電機(jī)增設(shè)兩套變頻裝置后，每年因單臺(tái)變頻運(yùn)行節(jié)能帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)效益最少約為45萬(wàn)元。若供熱面積增加，兩臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)泵變頻同時(shí)運(yùn)行，每年因變頻運(yùn)行節(jié)能帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)效益最少約為90萬(wàn)元。