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200MW汽轮机组电动给水泵变频调速改造可行性研究
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本文就200MW汽轮机组高压锅炉电动给水泵变频调速，进行了综合技术经济比较，液力耦合器调速给水泵变更为变频调速给水泵，节能效果显著，节电率可达20%以上。
1、概述
国内电网中装有200MW汽轮发电机组近150台，每台机组给水泵按2×100%额定容量计，有近300台液力耦合器调节电动给水泵。由统计资料得知，给水泵耗电量占发电量的2.5%，占生产厂用电率的近30%。每台机组年平均发电量按126000万kwh计，每台给水泵的年耗电量为3150万kwh，150台机组给水泵年耗电量为472500万kwh，给水泵耗电量降低0.5个百分点，则年节电94500万kwh，折合成标准煤相当节煤35万吨。给水泵做为生产过程的主要辅机，其耗电量是很大的，直接影响供电煤耗、影响发电成本、影响能源消耗。因此对电动给水泵的调节方式进行优化，对电动给水泵进行变频改造可行性研究是十分必要的。
2、电动给水泵进行变频调速改造可行性分析
200MW汽轮发电机组，电动给水泵调速方式，一般均设计为2×100%额定容量配液力耦合器进行调速。这一调节方式，做为传统调节方式，已成为常规设计方案。但随着变频调速技术的成熟和应用，有必要进行变频调速与液力耦合器调速的综合技术经济比较和优选。
2.1技术比较2.1.1变频调速装置变频调速是利用变频装置作为变频电源，通过改变异步电动机定子的供电电源频率f，使同步转速n1变化，从而改变异步电动机转速n，实现调速的目的。其原理结构见（图1）

图1
其技术状况是：（1）速度控制范围宽可在1%-100%之间进行调节。（2）调节精度可达到±0.5%（100%速度时）。（3）整机效率97%，功率因数0.95以上。（4）具有工业网络及通讯接口，便于实现闭环自动控制。且保护功能完善。（5）使用寿命长，故障率低，维护量小。（6）节电率高，与液力耦合器比较节电率可达20%以上。（7）没有液力偶合器高转速丢转现象。（8）软启动软停止，可延长电机使用寿命。
2.1.2液力耦合器装置液力耦合器是以鼠笼型电动机为原动机，以油做工质，由原动机驱动增速齿轮，由增速齿轮驱动泵轮（主动轮）将机械功率传递给工质油带动涡轮（从动轮）旋转，从动轮与水泵相连接，通过勺管控制给水泵转数。其结构系统见（图2）

图2
其技术状况是：（1）转差功率损耗大，变为热量通过油水冷却系统散发掉。（2）安装在电动机和给水泵之间，需要坚固的基础。（3）压力油系统、勺管调节系统维护量大。（4）电动机定速运行，启动时冲击电流较大影响电机使用寿命。（5）高速情况下，由于转差率影响丢转3%左右。（6）耦合器效率一般较低，额定转速下94%，变速条件下，随转速降低而降低，变化很大。
2.2经济比较经济比较主要是变频调速给水泵与液力耦合器调速给水泵年运行费用的比较。也就是年耗电量的比较。
耦合器调节的年耗电量见表1

表1
变频调节年耗电量见表2

表2
变频调速节电量见表3

表3
通过上述比较变频调速年节电为6012320kwh占年发电量的近0.5%节电率为20%。平均电价按0.28元计，年节约运行费用为6012320kwh×0.28元≈168万元。一般2.5年以内即可回收投资。
3、高压锅炉给水泵对变频器的要求
高压锅炉给水泵，作为电力生产过程的重要辅机，对高压变频器有很高的要求。首要的是要求高压变频器具有很高的可靠性，主要包括：（1）变频器平均无故障运行小时数≥80000小时（2）对电网电压波动的适应能力强，即能够在较大的电网电压波动范围内正常工作。这个范围一般是-30%～+10%。（3）直接高压变频输出，变频器效率≥96%,功率因数0.95以上。（4）应符合国家标准GB/T14549GB/T15543-1995和IEEE519-1992标准。输入电流谐波4%,输出电压、电流谐波3%。（5）输出波形好，du/dt＜1000V/微妙共模电压＜500V不存在引起电动机发热和影响电动机绝缘问题。可以使用普通异步电动机，对电缆长度没有限制。（6）调速范围0-100%调速精度0.5%（7）启动到满负荷时间15-30秒。（8）变频器应具有自启动功能。应完全满足《火力发电厂厂用电设计技术规定》对1类电动机的自起动要求，具体包括：①满足最低母线电压（65%）要求。②满足空载自起动要求。即备用电源空载状态自动投入失去电源的工作段时形成的自起动。③满足失压自起动要求，即运行中突然出现事故低电压，当事故消除、电压恢复时形成的自起动。④满足带负荷自起动