本文介绍了高压变频器在火力发电厂循环水泵上的应用，分析改造之后的控制策略以及对变频改造效果做了描述。
1. 项目背景
某发电厂建设规模为2×12MW抽凝式供热发电机组，配3×75t/h循环流化床锅炉，总投资1.86亿元，第一台机组于2001年11月投产，第二台机组于2002年1月投入运行。可供采暖面积180万平方米。工程于2003年9月23日开工，建设规模为2×200MW供热发电机组，总投资15.1962亿元，第一台机组计划2005年6月5日投产，第二台机组于2005年7月31日投产，建成后新增集中供热面积650万平方米。
发电厂共有3台循环水泵。以下为现场设备参数表1：
设备名称 | 电机功率 | 额定电压 | 额定电流 |
1#2#3#循环水泵 | 315kW | 10kV | 23.6A |
现场主要存在以下问题：
(1)因循环水泵自身负载较重，起动转矩大，采用全压直接起动方式，启动电流达到了额定电流的4～6倍，启动时对整个电气系统的冲击比较大，对电气系统的平稳运行带来不利影响；
(2)为保证管网中的压力和流量在不同的用水条件下满足生产，需要开三台泵，流量是有富裕的，为了保证管网压力和流量的稳定，不得不指派专职生产操作人员巡查管网的压力，并随时调整阀门的开度及泄压溷排水，不仅造成生产操作人员的劳动强度大，浪费了大量宝贵的水资源，不符合我国节约用水的理念；
(3)在用水需量较小的时候，电机也必须全压、全转速运转，造成“大马拉小车”现象，产生大量的电能浪费，导致功率因数降低；
(4)电机一直处于全转速运转状态，造成电机轴承极易出现发热和磨损的现象，夏天时，电机轴承温度Zui高可达到85℃，加速了轴承润滑脂的破坏，磨损的轴承必须及时更换，加速了电机的维护保养速度，大大地增加了系统的运营成本；
(5)电机轴承的磨损，还造成整个系统运行的噪音增大，对员工的身体健康产生不利影响。
2.方案介绍
为解决以上问题，在随后的技术改造中，技术人员为该高压电机配备高压变频控制系统。在循环水管网上装设压力变送器，将循环水管网的压力转化为4—20mA的信号送^变频器，变频器将这个信号与设置的压力给定值比较后自动调整变频器的输出转速，从而实现恒压供水的自动闭环控制。通过变频器控制转速，避免了阀门控制下因压头的升高和管阻增大所带来的能量损失。在流量减小时，转速控制使压头反而大幅度降低，它只需要—个比阀门控制小得多的、得以充分利用的功率。根据泵的扬程特性曲线H—Q，随着转速的降低，泵的高效率区段将向左方移动。这说明，转速控制方式在低速小流量时，仍可使机泵高效率运行。此系统在启动时逐渐提升电机速度，减少启动时的冲击，又能在正常运转过程中根据装设于循环水管网上的压力和流量调节控制电机转速，使循环水的压力和流量始终满足生产现场的需求，既节约了人力又降低了电耗。变频装置的主要技术参数如下表：在保证供应压力的减少循环水浪费、节约电耗即改造的要求。现场工艺如图1所示。
图1 热电厂工艺流程图
图2 循环水泵现场设备
图3 高压变频调速系统系统示意图