我國大型（300MW等級及以上）燃煤火力發電機組全配置鍋爐電動給水泵都是采用液力偶合器進行調速，耗電量約占單元機組發電量的2.5～4％左右（因純凝、供熱、空冷、壓力等因素而不同），是機組輔機中最大的耗電大戶。電動給水泵耗費的電功率除了正常所需外，液力偶合器滑差調節產生的熱耗損失了部分功率，直接影響到全廠的供電煤耗、發電成本等指標。相比液偶間接調速，應用效率更高的變頻器直接調節給水泵電動機可降低給水泵組的用電損耗。
通過對國內300MW等級火電機組鍋爐液偶調速給水泵變頻改造成功案例的分析得知，機組鍋爐液力偶合器調速給水泵改為電動機變頻調速后節電率可達20％至30%，每年可以節約電量上千萬度，年節約標煤約4000噸，同時具有提高機組自動化調節品質、降低設備運行維護費用等優點。
2012年10月8日，在中鋁寧夏發電集團馬蓮臺電廠領導和工程技術人員的全力幫助和支持下，廣州智光電氣股份有限公司（簡稱“智光電氣”）以專有的實施火電廠鍋爐全配置電動給水泵系統節能增效整體解決方案成功完成了1號機組鍋爐給水泵系統節能改造項目，是國內300MW等級機組的第一個成功改造案例。截至目前，智光電氣已成功實施馬蓮臺電廠1、2號機組、六盤山電廠2號機組等多項改造工程，積累了豐富的技術和工程經驗，并成功申請多項專利，，成為300MW機組電動給水泵系統節能改造的行業領跑者和專家。。


二、典型案例
    智光能效專家團隊幫您安全節約電能20%—30%

    馬蓮臺電廠1號機組
該機組單機容量330MW，配置3臺液偶調速電動給水泵，帶前置泵。給水泵電機5500kW／6kV，液偶為德國VOITH生產。本次節能改造總體方案是保留液偶，通過對兩臺（A、B）運行泵液偶油路、前置泵等系統進行全面的技術改造，每臺配智光電氣生產的6900kVA級給水專用高壓變頻器，備用泵仍保留液偶調速。截止目前投產時間已經超過一年，給水泵系統運行正常，能夠適應機組各種運行工況。經寧夏經信委組織專家現場審核測算，本項目每年可節標煤3594噸，節電超過1100萬度。

    馬蓮臺電廠2號機組
該機組配置與1號機組相同。本次改造是在1號機組成功改造的基礎上為進一步提升給水泵系統的節能潛力，在國內首次提出并采用一種全新的液偶改造方案：將液偶改造為增速箱的技術方案。通過對A、B兩臺液偶調速給水泵系統改造后，給水系統一次啟動成功，并實現設計預期。A泵運行電流下降134.9A，B泵運行電流下降139.3A，節能效果提高到23％左右（比1號機組提升3~4%）。該技術為我司專有技術，并已成功申請國家專利。
本次改造內容包括將偶合器輸入軸驅動的齒輪潤滑油泵和離心工作油泵移出偶合器箱體，拆除輸出側軸系的泵輪、渦輪，通過配置一套新設計的聯軸器取代原有的泵輪、渦輪傳遞扭矩。在液力偶合器殼體外新增一套潤滑油泵系統，具備改造前同樣功能，壓力、流量、溫度等運行參數與原偶合器相同，保持同等級的安全性能。

                   圖1  液偶改成增速箱

             圖2  改液力耦合器為增速齒輪箱示意圖

                           

                   圖3  電動機／給水泵聯軸器動力傳動

    六盤山熱電廠2號機組
該機組給水泵電機為6300kW／6kV（兩用一備），通過比對馬蓮臺1、2號機組的節能效果，綜合技改周期等諸多因素，我公司技術專家大膽探索，提出了一種比馬蓮臺2號機組更為先進的改造方案：即將液力偶合器整體更換成定制增速箱的技術方案。公司技術專家通過仔細研究給水泵系統設備的特點，考慮到今后改造的通用性及改造周期，擬定了定制增速箱的詳細技術細節。本次改造成功的意義在于為今后國內給水泵系統節能改造項目縮短施工工期開辟了一條新路，使得在機組C級（15天）檢修中完成給水泵系統節能改造成為可能。改造完成后兩臺鍋爐給水泵先后順利投入運行，實測給水泵電動機A泵電流平均下降151A，B泵電流平均下降155A，測算節能效果達到25.5％。該技術方案我司也已成功申請國家專利保護。
該專利技術方案中的定制增速箱，其幾何尺寸在三維空間上與原偶合器安裝尺寸完全一致，給水泵組的全部基礎均無須改動，簡單易行，在機組C級（15天）檢修中完成給水泵系統節能改造成為可能。所配置的定制增速箱其技術特性、材質全部按照相關標準及技術要求進行，精度等級高、噪音低。對相關增速箱的連續運行溫度、出廠動平衡試驗嚴格按相關標準進行，確保設備安全可靠，符合長期運行技術要求。 
                                                                                                

                        圖4  液偶換成增速箱

                  圖5  電動機／給水泵定置增速箱動力傳動                                                     

                圖6 維持原給水泵動力特性的給水前置泵　　
3.1技術策略
智光電氣具有針對300MW機組電動鍋爐給水泵節能改造的水、油、電、控等相關專業的全面解決方案，獨有的專利技術、改造策略和豐富的實施經驗成就智光電氣安全、高效的幫助用戶節約20%—30%的電能。

策略一：項目的難度、應對、要求與標準
        水油電控，給泵復雜。
        專業協調，多管齊下。
        改后參數，不可偏差。
        安全節能，操控俱佳。

策略二：鍋爐給水泵改造六條軍規
        第一一切改造要安全，
        第二節能降耗要優先，
        第三不宜擅改原工況，
        第四操控水平如從前，
        第五工期質量考慮全，
        第六投資效益在心間。

3.2實施方案與重要措施

1、前置泵改造--維持給水前置泵原有水動力特性
水泵的揚程與轉速的平方成正比，水泵串聯運行末級出口壓力等于各臺水泵揚程的疊加。給水泵變頻調速后，前置泵仍然必須滿足鍋爐給水泵富裕汽蝕余量（NPSH）的要求，還要在任何運行工況下確保給水泵的出口壓力始終高于給水母管壓力，以防機組負荷低到一定程度變頻調速給水泵的出口壓力可能發生低于鍋爐汽包壓力而造成瞬間斷水的現象。
智光電氣的技術措施是不改變前置泵的安裝位置和泵的進、出給水管道，將前置泵與給水泵電動機主軸脫開，為前置泵配置一根新的主軸，新增一臺與前置泵軸功率相匹配的電動機拖動前置泵，改造后的前置泵運行工況和性能與原設計一致。

2、潤滑油系統參數應與改前相同
改造后應保持潤滑油系統原有的壓力、流量不變，給水泵、給水泵電機、前置泵和增速齒輪才能安全可靠的工作。馬蓮臺模式保留液力偶合器內置輔助油泵，增加一臺外置潤滑油泵（見圖3），六盤山模式新增兩臺全容量潤滑油泵（見圖5），一用一備，自動聯鎖。

3、給水泵調速專用高壓變頻器
為保證啟停機及事故狀態下運行人員操作習慣的連貫性和滿足給水系統調節特性不發生變化，用于給水泵電機的高壓變頻器必須依據給水泵系統的調節特性進行二次開發，尤其是在系統諧波水平控制、調節響應時間上進行針對性設計，不能簡單采用普通通用型變頻器。通過優化設計的智光電氣專用鍋爐給水泵變頻裝置在前述改造案例中得到很好的應用，保證了給水系統的穩定性。目前該專用變頻器還將應用于華電東華電廠給水泵變頻（300MW機組）改造、山西漳澤電力（200MW機組）給水泵變頻等改造項目。

           圖7  六盤山2號機改后穩定運行的8000 kVA變頻器，24小時維修熱線：13598881211，河南高壓變頻器維修，鄭州高壓變頻器維修，河南變頻器維修，鄭州變頻器維修，河南智光高壓變頻器維修，鄭州智光高壓變頻器維修，鄭州利德華福高壓變頻器維修，河南利德華福高壓變頻器維修。
網址：www.www-379tk.com

4  變頻器散熱方案
在鍋爐給水泵系統節能改造方案中，高壓變頻調速系統的長期穩定運行是給水系統穩定運行的關鍵。該裝置中使用了大容量移相隔離變壓器及大功率電力電子開關元件，其發熱量較大，采用風道冷卻或是空調冷卻的方式無法滿足設備運行的散熱要求。為了使變頻器能長期穩定和可靠地運行，針對超大容量高壓變頻器需要安裝空水冷裝置進行冷卻。
所謂空水冷冷卻方式，是將變頻運行過程中散發的熱量通過一定的方式收集起來，經由散熱器將熱風進行冷卻后密閉循環至變頻裝置的進風口，散熱器的熱量由流經的冷卻水帶走。不同的現場，由于冷卻水的水溫不同而要采取不同的空水冷卻方案，需要針對水的流量、管路及是否需要二次冷卻（冷卻水水溫不夠低情況下）等進行工程技術設計。這種方式的優點一是空氣閉式循環，不會受外部粉塵的污染；二是效率最高，耗電量很低。
智光電氣是國內超大容量高壓變頻（5000kW及以上）研發與應用的領軍企業，該類型的高壓變頻裝置一般均需采取空水冷冷卻方式，除上述幾個現場外，該方案技術還在大唐金竹山600MW機組聯合引風機（2臺機組，四臺電機6500kW/6kV）、中電投黔東電力600MW機組聯合引風機（2臺機組，四臺電機7000kW/6kV）、寶鋼集團寧波鋼鐵燒結主抽系統（2臺10000kVA變頻）、首鋼曹妃甸球團（2臺8000kVA變頻）等超過100個現場改造工程中采用了此方案，每個現場均按照現場特點進行詳細設計，很好的滿足了變頻的散熱要求，也積累了豐富的設計與施工經驗。      
                    圖8  空水冷裝置工作原理示意圖

 

                      圖9  空水冷裝置現場安裝圖

5  熱工控制策略和運行操作
改造后應全盤解決變頻給水自動調節，備用泵自動聯鎖和機組RB工況的DCS控制策略。
改造后應提出與變頻給水泵系統相適應的運行方案。
            圖10  火電廠330MW機組DCS操作員站變頻調速給水系統圖

3.1節能測試與成果
馬蓮臺電廠2號機組全年運行7200小時，可利用小時5400小時，年平均負荷率75％，兩臺給水泵變頻改造后全年可節電1300萬度，折合標煤4290噸。節電率： 22.9％
六盤山熱電廠2號機組全年運行7900小時，可利用小時5950小時，年平均負荷率75％，兩臺給水泵變頻改造后全年可節電1586萬度，折合標煤5302噸，節電率：25.5％。
馬蓮臺電廠和六盤山熱電廠同樣為330MW機組，節電率的差異主要因泵組配置、全年運行小時、全年可利用小時、不同實發負荷節電率以及累計運行時間等因素所致。例如，馬蓮臺電廠給水泵電動機容量5500kW,六盤山熱電廠給水泵電動機容量6300kW，全年運行小時和利用小時也不盡相同，兩個廠的改造方案本質上是一樣的，對節電率產生的影響可以忽略不計。
1  馬蓮臺電廠1號機組雙泵平均節能

2  馬蓮臺電廠1號機組雙泵技改前后電流差曲線

3  馬蓮臺電廠2號機組A泵技改前后電流差曲線

4 馬蓮臺電廠2號機組A泵技改前后電流差值表

5  馬蓮臺電廠2號機組B泵技改前后電流差曲線

6  馬蓮臺電廠2號機組B泵技改前后電流差值表

7  增速箱與保留液偶電流差值曲線

8  馬蓮臺電廠鍋爐給水泵節能分析
1號機組65％～98％負荷段內，變頻調節下給水泵電動機的電流平均下降了124.5A，形成的曲線基本上是以工頻曲線為參照整體下移，電流相對下降率平均達到31.4％，但隨著機組負荷增加兩條曲線的差值略有收窄。
2號機組負荷200MW～330MW之間，按間隔10MW取值，B泵變頻電流下降最大150.6A，最小124.3A，平均139.3A，下降率最高46.7％，最低27.4％，平均35.4％。
增速箱方案比液偶伴隨運行方案節能量提高10％左右。
負荷的高低對節電量有一定影響，節電量分布約在25％～15％之間，節電量的多少主要取決于機組年運行小時的長短。年平均負荷在75％上下，平均節電率至少在 22％。

9  六盤山熱電廠2號機組A、B泵技改前后電流差值表

10  六盤山熱電廠330MW機組液偶、變頻調速給水泵電流比較

11  六盤山熱電廠鍋爐給水泵節能分析
六盤山熱電廠330MW空冷供熱機組配置3臺半容量電動液調給水泵，給水泵綜合節能改造了A、B兩臺運行泵，C泵作為備用泵（取A、B兩段廠用電供電）保留了液力偶合器調速方式。A、B給水泵變頻調速改造后，A泵電機電流平均下降151A，最高下降172A，B泵電機電流平均下降155A，最高下降178A。機組全年平均負荷率78.5％，節電率25.5％，可降低廠用電率0.85％左右，折合標煤超過5000噸。