(中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司山西太原030001)
摘要：随着我国科技的进步，发电厂锅炉电动给水泵系统中相关科学技术也得到了相应的完善，这使得电动给水泵系统的节能效果进一步提升，并提高了发电厂设备的使用年限，充分实现经济效益和社会效益。以下内容则是对发电厂内的锅炉电动给水泵系统进行详细的阐述并且在改造和完善系统方面也提出了可塑性的建议，结合当前社会普遍谈论的节能问题，进一步实现对电动给水泵系统的优化工作。
关键词：发电厂；锅炉；电动给水泵；系统优化；节能分析
给水泵的拖动一般分为电动机拖动与汽轮机拖动两种方式。许多火力发电厂建设时由于资金和场地的限制，给水泵多采用电动驱动，其具有操作方便、运行灵活及节省场地等优点。但电动给水泵成为最消耗电能的辅机之一，大约总耗电量约占全厂的百分之二十到百分之三十之间，耗电比重直接影响到全厂的经济和社会效益以及厂用电的指标等问题,电动给水泵系统优化及节能分析显得尤为重要。
对于采用电动给水泵的给水系统而言，其给水流量调节的方法主要有两种：一种是节流调节，即通过改变给水调节阀开度改变管路的流量特性来实现，此时给水泵采用定速泵；另一种是变速调节，即通过改变给水泵转速改变给水泵特性来实现，此时给水泵采用液力耦合器调速或变频调速。
在变频调节的电动给水泵系统中，其原理是利用高压变频进行调速完成辅机工作，其特点主要为：系统效率高、能实现电动机软启动、功率因数高、调节品质好等，所以在发电厂内，控制好对电动给水泵的变频，可以有效的稳定机组的经济效益。
一、给水泵液力耦合器调速改变频调速的必要性
液力耦合器与定速泵和调节阀的控制方式相比较，最大的优点就是可以进行无级调速，在短期的应用时间内，可以实现运用在200MW和300MW的两个等级的机组中。但液力耦合器在工作过程中的能量损失主要是液体在工作腔内的流动损失和进入工作轮入口处的冲击损失、工作轮与空气的摩擦损失，以及轴承、密封、齿轮齿等的机械损失，其调速转换效率会受转速的影响越来越大，呈正比函数关系，所以相对而言，综合效率值是逐渐下降的。但是，结合着液力耦合器的工作特性，匀管开度几乎可以达到百分之百，并且滑差越小的情况下，则传递效率就会越来越高。
下图则是液力耦合器的传递效率与输出转速比之间的关系图，结合着电动给水泵组的调速方式，即使都可以通过控制给水量来实现转速的调节，在负荷不稳定的条件下，特别是大量负电荷存在的情况下，假设给水泵的转速控制在百分之六十时，消耗的能量值可以到约百分之四十二，因此，发电机组就无法保障在百分之九十以上实现负荷的稳定运行。
液力耦合器驱动调速的电动给水泵的节电潜力是很大的，其原因是按技术规范进行设计时，锅炉机组的最大连续蒸发量是按汽轮机组的最大进汽量的1.05~1.10倍计算的，给水泵的最大流量是按锅炉最大连续蒸发量的1.05~1.10计算的，液力耦合器是按最大流量配套的，机组投产后，即便在额定工况运行，给水泵液力耦合器已经偏离额定工况10%左右，近年来300MW机组年平均负荷率一般在65%~75%，偏离额定工况效率明显降低，这是液力耦合器的最大弊端。效率低，损耗大，运行中也经常出现油温过高等异常情况。
在使用变频调速装置时，确保电动设备的运行状态属于最高性能阶段，可以大幅度提高运行效率，提升了转化效率，完全符合节能的标准。我国在电动机的变频调速装置技术和理论的研究力度不断加深，随着电动机的变频调速装置的发展，各方面的技术已经接近成熟，所以应用可靠的技术来保障安全生产，提高在低负荷工况下电泵组的效率，降低电泵运行时的电耗是十分必要的。
液耦调速器与变频调速改造后的唯一区别就是两者的效率不同，变频器的效率一般保持在97%以上，而液力耦合器的效率在90%以下，两者的效率差成了节能的来源，而节能计算也是围绕着计算液力耦合器的运行效率计算。变频调速效率曲线和液力耦合器效率曲线围成的三角区域就是液力耦合调速电动给水泵改为变频调速后的节能空间。相同负荷条件下，效率相差很大，75%负荷率以下，可以节电20%及以上。
二、电动给水泵变频改造实施方案
2.1改造背景
国内某电厂单机容量330MW，配置3台液耦调速电动给水泵，带前置泵。给水泵电机5500kW/6kV，出水流量559.9t/h，扬程2353m，液力耦合器为YOT51型，输入转速1491r/min，输出转速5900r/min。每台机组配置3台50%额定容量电动给水泵，采用液力耦合器调节给水泵控制给水流量。锅炉给水泵、给水前置泵、液力耦合器工作油泵和润滑油泵由同一台电动机拖动，给水前置泵、工作油、润滑油油泵与给水泵电动机同步恒速转动。
2.2改造方案的分析与选择
一个合适的锅炉给水泵液耦调速改变频方案应该全面考虑和比较改造后设备长期运行的安全性、节能效益、投资回报率、施工工期、运行的维护费用等多种要素，综合比较后在确保长期运行安全的基础上，电厂的锅炉液耦调速电动给水泵变频改造方案归纳如下。
1、对3台液力耦合器调速电动给水泵中的A，B泵进行变频调速改造，保留C泵液耦调速功能，作为备用泵。
2、液力耦合器变频改造时，保持液力耦合器的所有外部结构以及内部结构不变，不需要拆除液力耦合器内部原有的工作油泵和润滑油泵，从而不会破坏液力耦合器的原始结构。
3、不拆除液力耦合器的原始工作油泵以及润滑油泵，保持原始的机组油系统设计理念，从而不需要对整个机组的油管路进行拆除或进行大的更改，不需要在机组现场进行大规模的焊接施工。
4、变频改造后，主给水泵与前置泵用同一台电动机驱动，前置泵的运行方式由原来的定速改为变速运行，对前置泵进行校核，以确保变频改造后能满足给水泵的汽蚀余量的要求。
综合比较，采用的变频改造方案具有新增设备少，施工工期短，节能效益以及投资回报率高，降低了设备长期运行的维护费用，保证设备长期运行的安全稳定性的多种优点。
2.3前置泵改造方案
火电厂锅炉给水泵，入口水温近似饱和水温，为保证不发生汽蚀，安装设置了低速前置泵。给水先通过前置泵升高压力后，再进入给水泵。这样就使给水泵入口的压力大于给水温度所对应的汽化压力，避免了给水泵的汽蚀。给水泵组进行变频调速型液力耦合器电动给水泵改造后，前置泵如何运行，是继续保持定速运行，还是由给水泵电动机同轴驱动变速运行，成为必需解决的技术关键。
三、结束语
通过研究分析，液力耦合器调速给水泵替代为变频调速给水泵，可明显提高给水泵的运行效率，节能效果显著，是电厂节能降耗的有效途径。因此，在电站给水泵的节能改造上将有较大的发展前景。
参考文献：
[1]贾贵玺.高压变频调速技术的研究及其应用[J].电气传动，1999(4)
[2]李遵基.中压变频器在火电厂送风机控制中的应用[J].中国电力，2000(6)