某發(fā)電公司的2臺600MW機組，每臺機組配備了2臺凝結(jié)水泵，單臺額定容量為1940 m3/h，電動機功率為2500 kW， 額定電流274A， 正常為1臺運行，另1臺備用，在額定600MW負荷下運行比較大電流250.5 A，只有額定電流的91.4%，低負荷運行比較低電流到200 A左右，是額定電流的73%。根據(jù)對凝結(jié)水泵運行工況和參數(shù)的分析，某發(fā)電公司對凝結(jié)水泵進行了變頻改造。由于凝結(jié)水泵正常運行方式是一運一備，故將采用“一拖二”方案，即每臺機組的2臺凝結(jié)水泵可共用1套變頻裝置，以節(jié)約投資。
三、改造方案
　　2007年9月，某發(fā)電公司利用4#機組小修的機會對凝結(jié)水泵進行了變頻改造。采用的是江蘇力普電子科技有限公司的高壓變頻器。該系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用單元串聯(lián)多電平技術(shù)，6 kV輸入，6 kV高壓輸出，屬高－高電壓源型變頻器。該變頻裝置主機柜由控制柜、功率柜、變壓器柜以及旁路柜4個柜體組成，高壓變頻器接入電氣系統(tǒng)的方式如圖1所示。其中：QF1、QF2為高壓開關(guān)，QS1、QS4為入口刀閘，QS2、QS5為出口刀閘，QS3、QS6為旁路刀閘。

 

　　整個改造方案包括三部分改造。第一是就地高壓變頻器的安裝和接入。在就地搭建了專門的變頻小間，其中安裝的主要設(shè)備包括：高壓變頻器主柜體、雙路控制電源切換箱、高壓變頻器UPS(交流不停電)電源柜、高壓變頻小間柜式空調(diào)機以及變頻冷卻系統(tǒng)。高壓變頻器的所有就地操作、運行參數(shù)和報警參數(shù)的檢查設(shè)置都在變頻小間內(nèi)完成。第二是電氣開關(guān)部分的改造。6 kV高壓開關(guān)加裝了高壓變頻器保護回路和“工頻變頻工作方式”切換把手，配合凝結(jié)水泵變頻運行和工頻變頻兩種工作方式的切換。另外，從380 V低壓交流廠用母線段和220 V直流母線段完成了高壓變頻器控制電源和操作電源的供電改造。第三部分是熱工邏輯和DCS操作畫面的改造。在DCS畫面上增加一幅凝泵變頻畫面。在不同工作方式下啟動凝結(jié)水泵的方法也不同。當(dāng)工頻方式下，畫面提示凝泵在工頻方式，在原畫面的操作按鈕上按下啟動，則合6 kV開關(guān)直接啟動凝結(jié)泵電動機，運行中，通過除氧器水位調(diào)節(jié)站凝結(jié)水量調(diào)整門的開度來調(diào)節(jié)凝結(jié)水量維持除氧器水位；當(dāng)在變頻方式下，畫面提示凝結(jié)泵在變頻方式，在原畫面的操作按鈕上按下啟動，則僅合入6 kV開關(guān)，然后在新增畫面上的高壓變頻器啟動按鈕上按下啟動，則啟動高壓變頻器同時啟動凝結(jié)泵電動機，運行中的除氧器水位調(diào)節(jié)站凝結(jié)水量調(diào)整門保持全開，通過調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速改變出力以調(diào)節(jié)凝結(jié)水量維持除氧器水位。
四、旁路柜介紹
　　該變頻裝置主機柜由控制柜、功率柜、變壓器柜以及旁路柜4個柜體組成，前三者屬于高壓變頻器核心柜體。而旁路柜（如圖1中虛線框內(nèi)所示部分）的布置主要決定于高壓變頻器所帶負載的數(shù)目以及工頻和變頻工作方式的切換方法。凝結(jié)水泵一運一備的運行方式?jīng)Q定了變頻改造采用了一拖二的公用變頻器的改造方式，因此，其旁路柜功能就較為復(fù)雜。它是由6個高壓隔離開關(guān)QS1～QS6組成，隔離開關(guān)分別選用GN19系列單投和雙投戶內(nèi)高壓隔離開關(guān)，相間距為210 mm；單投隔離開關(guān)的進線端的3個絕緣端子為高壓帶電顯示裝置的3個傳感器，柜面外加輸入、輸出端子實現(xiàn)工頻、變頻指示。如果M1工作在變頻狀態(tài)，M2可以工作在工頻狀態(tài)；相反如果M2工作在變頻狀態(tài)，則M1可以工作在工頻狀態(tài)；如果檢修高壓變頻器，2臺負載都可以工頻運行。
　　一拖二的公用方式?jīng)Q定了實現(xiàn)變頻運行工頻備用的特殊工作方式，以及各開關(guān)刀閘之間復(fù)雜的閉鎖關(guān)系。各開關(guān)刀閘之間復(fù)雜的閉鎖關(guān)系如下：
　　1) QS1和QS4，QS2和QS5之間實現(xiàn)電氣閉鎖和邏輯閉鎖。確保只能有1臺凝結(jié)水泵可以投入變頻，無法將2臺同時投入變頻方式。
　　2) QS3和QS2，QS6和QS5安裝機械互鎖裝置，確保凝泵電動機只能處于工頻或者變頻工作方式，防止發(fā)生高壓變頻器輸出側(cè)與6 kV電源側(cè)短路等嚴(yán)重事故。
　　3) QS1、QS2合閘，QS3分閘，且高壓變頻器發(fā)出合閘允許信號時QF1才能合閘，此時如果發(fā)出高壓變頻器重故障信號，QF1立刻跳閘。2號旁路柜相同。
　　4) QS1、QS2分閘，QS3合閘時，QF1可以合閘，此時高壓變頻器重故障信號不能使QF1跳閘。2號旁路柜相同。
　　5) 當(dāng)凝結(jié)泵變頻運行過程中，變頻運行給定指令小于95%，系統(tǒng)將閉鎖壓力低聯(lián)泵保護，防止變頻正常調(diào)節(jié)過程中聯(lián)動啟備用泵。變頻運行給定指令大于95%，壓力低保護動作時聯(lián)啟備用泵動作有效。
　　需要說明的是，在凝結(jié)泵變頻運行方式的判斷回路中，采取了旁路隔離開關(guān)分閘的指示信號作為唯一判斷依據(jù)。主要是考慮到關(guān)鍵判斷回路的簡單和可靠性，而沒有讀取變頻上下口隔離開關(guān)的狀態(tài)進行判斷。避免判斷條件過多，導(dǎo)致回路容易出錯的問題。
五、凝泵變頻裝置冷卻系統(tǒng)介紹
　　為了保證高壓變頻器具有良好的運行環(huán)境，高壓變頻器室配一套冷卻系統(tǒng)用于室內(nèi)環(huán)境降溫。空冷器的風(fēng)道與高壓變頻器排風(fēng)口相連，從高壓變頻器出來的熱風(fēng)，經(jīng)過通風(fēng)管道排放到內(nèi)有固定水凝管的散熱器中，散熱器中通過溫度低于33℃的冷水，熱風(fēng)經(jīng)過散熱片后，將熱量傳遞給冷水，變成熱風(fēng)從散熱片吹出，熱量被循環(huán)冷卻水帶走，從而保證高壓變頻器控制室內(nèi)的環(huán)境溫度不高于40℃。
　　此冷卻系統(tǒng)有兩大優(yōu)點：一是屬于強迫風(fēng)冷系統(tǒng)，增壓風(fēng)機的增壓效果極大地提高了冷熱風(fēng)的循環(huán)速度和熱交換的強度；二是該系統(tǒng)配有反沖洗系統(tǒng)，可以定期對冷卻水管道進行沖洗和對冷卻器管道進行反沖洗。定期清理管道內(nèi)積存的污泥和雜物，對提高冷卻效果有著事半功倍的效果。鑒于某發(fā)電公司已經(jīng)改造過的一次送風(fēng)機變頻裝置也存在運行溫度高的問題，目前已經(jīng)開始對一次送風(fēng)機變頻系統(tǒng)加裝同樣的冷卻系統(tǒng)。
六、凝結(jié)泵變頻改造的節(jié)能效果預(yù)期
　　目前，凝結(jié)泵變頻改造已經(jīng)完成并且順利投入使用，長期節(jié)能效果以及數(shù)據(jù)正在收集統(tǒng)計之中，目前各典型負荷點凝結(jié)泵工頻運行和變頻運行的電流對照見下表：