1引言

广州明珠电力（集团）有限公司发电C厂现有#5、#6两台51.2MW燃油机组，#7一台36MW汽轮机组。#5、#6两台燃机的余热分别提供#1、#2锅炉，驱动#7汽轮发电机。#1、#2锅炉的#1、#2汽包的给水由#1、#2、#3三台给水泵母管方式供水。

三台给水泵的参数相同，水泵为沈阳水泵厂生产DG80-120x9，额定转速2980r/min，效率82％，供水80m3/h，改造为120m3/h，扬程1080m。拖动给水泵的三台6kV电动机为Y4002-1型电机，额定参数500kW，6kV/57.2A，cos=0.87，转速2972r/min，F级绝缘，绕组Y接，1998年8月南洋防爆电机厂生产。

2广州明珠C厂机组给水系统工况简介

如图1所示为明珠C厂#7汽轮发电机给水泵回路原理示意图，该设计最初的设计思想是“两工作一备用”，当任意一台出现故障时随即启动备用电动机，保证机组的正常运行。给水母管到两个锅炉汽包都分别有主路、中路、旁路三个阀门控制给水流量，其中主路为调节阀最大流量100％，中路调节阀最大流量约70％，旁路电动阀流量约50％。

图1明珠C厂锅炉给水回路图
但水泵经过叶片技术改造，现在的实际运行工况是:在目前负荷情况下，一台泵的出水量已够两台锅炉的运行使用，在两台燃机运行，#1与#2两个汽包供汽（二拖一工况）、总负荷为67MVA左右时，汽包压力6.4Mpa左右，额定蒸发量64t/h，运行1#泵，此时电机电流为51A左右，功率因数为0.86，实际给水量约125t/h，泵头出口压力为8.3～8.9MPa左右，根据泵的性能曲线，此时泵已工作到极限，该运行情况下泵的效率较低，如果负荷进一步增加时必须启动第二台泵。在谷期负荷较低时，只运行其中一台燃机，一个汽包供汽（一拖一工况），汽包压力3.5Mpa左右，此时保持运行#2泵，电机电流为41A左右，电机功率因数为0.86，泵头出口压力为9.2～9.8Mpa左右，实际给水量约63t/h。

3广州明珠C厂#1给水泵改造前的运行情况

3.1改造前的给水泵的系统运行数据

明珠C厂锅炉给水泵变频改造前系统运行数据如表1所示。

表1明珠C厂锅炉给水泵变频改造前系统运行数据

在水泵性能曲线上绘出二拖一工况及一拖一工况的等效率曲线。如绘出一拖一时的管网特性曲线，如图2中曲线2（此曲线对应回流循环阀开度一定时），二拖一时的管网特性曲线，如图3中曲线2所示（此曲线对应回流循环阀开度全开时）;两图中的曲线1均为水泵工频运行H-Q特性曲线。

图2工频一拖一供水Q-H曲线及管网特性曲线
在进行变频改造前，峰期运行工况点为图3的A点，谷期为图2的B点。通过上述数据可得出如下结论:

（1）日间二拖一时，一台泵运行时，水泵给水量约120m3/h，从水泵的性能曲线可知，在该点运行时水泵效率较低，为53％，而该水泵最佳效率点为62％（对应额定流量为80m3/h）。

图3工频二拖一供水Q-H曲线及管网特性曲线
（2）日间二拖一时，电机消耗总功率为P=UI=1.732×6000×51=530kVA，其中有功功率为Pcosφ=530×0.86=455.8kW，在该运行情况下电机已基本满负荷运行，但是电机无功电流为[512-（51×0.86）2]0.5=26A。

（3）峰期一拖一时，电机消耗总功率为1.732×6000×41=426kVA，其中有功功率为426×0.85=360kW。

（4）谷期运行时，在水压为9.8Mpa的情况下，水泵给水为105m3/h，锅炉供水为633/h，回流循环阀回流42m3/h，存在很大的节能空间。

3.2广州明珠C厂#1给水泵变频改造方案

3.2.1设计要求及目标

（1）向变频系统提供两台锅炉汽包独立汽包水位反馈信号（4～20mA信号），做为控制目标，实现自动控制;

（2）变频改造后的控制系统独立于现有的DCS系统，本系统有独立的检测、控制、显示、数据处理系统，在中控室也能监视供水系统状态、实时监视系统运行状态，可记录系统运行数据;

（3）实现远程控制性能，能够实现在中控室进行远程命令控制及系统控制目标参数修改;

（4）能实现与其他水泵的切换互补运行，并实现完善的故障处理功能，故障停机后自动启动其他水泵，保障供水系统安全运行。

3.2.2设计方案

经过调研与比较，广州明珠电力（集团）有限公司C厂给水泵变频改造选用了广州智光电力电子有限公司生产的Zinvert智能高压变频调速系统，取得了满意的运行效果。

（1）系统介绍

Zinvert智能高压变频调速系统具有强大的自动控制和通信功能，为方便运行人员控制，在中控室安装有监控PC计算机，由其与N（N=1-31）台ZINVERT变频调速系统进行通信，Zinvert智能高压变频调速系统具有RS-485通信接口，采用标准MODBUS通讯协议。允许系统连接1-31个Zinvert高压变频调速系统，最大1200m的通讯距离。系统总体框图如图4所示。

图4系统控制总体框图
在广州明珠电力（集团）有限公司C厂给水泵的变频改造系统中，初期选用一台500kW/6kV高压变频调速装置，远期规划有两台。在改造后系统中上位PC机作为主机，高压变频调速装置作为从机。该系统特点是成本较低、信号传输距离远、抗干扰能力强，尤其适合中远距离控制系统。采用该方案，可直接在中控室调节与控制高压变频调速系统的运行。

上位机采用PC计算机，在Windows图形化系统平台上实现友好的人机界面，用文字、表格、图象等显示的运行状态、报警、事件记录及其它信息，可实现数据查看、运行控制、目标参数调节等功能，操作方便、显示直观，方便现场运行和维护。

（2）控制系统构成

针对用户要求，变频改造时所有的信号检测、驱动机构要完全独立于现有的DCS控制系统，调节可采用定频运行阀门控制，也可采用阀门定开度变频，满足运行需要的汽包蒸发量、给水流量及汽包液位要求。

（3）可靠性措施方案

由于发电机组运行可靠性的要求，系统考虑到变频调速系统退出运行后，不影响生产，确保给水系统正常运行，结合实际运行状况设计二种故障处理方案，当变频调速系统出现故障时，可将电机投切到工频下运行，恢复到原有系统运行方式。

高压变频系统配备旁路柜，当高压变频调速系统出现故障后，高压变频调速系统控制器跳开DL1，连锁关闭出水阀门，同时连锁启动备用水泵。可将电机转切至工频运行，进行检修原理如图5所示。

图5变频调速系统带旁路系统的接线图
图5中DL1为现有电机用高压断路器，K1、K2、K3为高压隔离刀闸，当变频调速系统故障时，自动断开DL1，操作切换打开K1、K2，闭合K3将电机转为工频。此时变频调速系统从高压中隔离出来，便于检修、维护和调试。