1引言
廣州明珠電力（集團）有限公司發電C廠現有#5、#6兩臺51.2MW燃油機組，#7一臺36MW汽輪機組。#5、#6兩臺燃機的余熱分別提供#1、#2鍋爐，驅動#7汽輪發電機。#1、#2鍋爐的#1、#2汽包的給水由#1、#2、#3三臺給水泵母管方式供水。
三臺給水泵的參數相同，水泵為沈陽水泵廠生產DG80-120x9，額定轉速2980r/min，效率82％，供水80m3/h，改造為120m3/h，揚程1080m。拖動給水泵的三臺6kV電動機為Y4002-1型電機，額定參數500kW，6kV/57.2A，cos=0.87，轉速2972r/min，F級絕緣，繞組Y接，1998年8月南洋防爆電機廠生產。
2廣州明珠C廠機組給水系統工況簡介
如圖1所示為明珠C廠#7汽輪發電機給水泵回路原理示意圖，該設計最初的設計思想是“兩工作一備用”，當任意一臺出現故障時隨即啟動備用電動機，保證機組的正常運行。給水母管到兩個鍋爐汽包都分別有主路、中路、旁路三個閥門控制給水流量，其中主路為調節閥最大流量100％，中路調節閥最大流量約70％，旁路電動閥流量約50％。
圖1明珠C廠鍋爐給水回路圖
但水泵經過葉片技術改造，現在的實際運行工況是:在目前負荷情況下，一臺泵的出水量已夠兩臺鍋爐的運行使用，在兩臺燃機運行，#1與#2兩個汽包供汽（二拖一工況）、總負荷為67MVA左右時，汽包壓力6.4Mpa左右，額定蒸發量64t/h，運行1#泵，此時電機電流為51A左右，功率因數為0.86，實際給水量約125t/h，泵頭出口壓力為8.3～8.9MPa左右，根據泵的性能曲線，此時泵已工作到極限，該運行情況下泵的效率較低，如果負荷進一步增加時必須啟動第二臺泵。在谷期負荷較低時，只運行其中一臺燃機，一個汽包供汽（一拖一工況），汽包壓力3.5Mpa左右，此時保持運行#2泵，電機電流為41A左右，電機功率因數為0.86，泵頭出口壓力為9.2～9.8Mpa左右，實際給水量約63t/h。
3廣州明珠C廠#1給水泵改造前的運行情況
3.1改造前的給水泵的系統運行數據
明珠C廠鍋爐給水泵變頻改造前系統運行數據如表1所示。
表1明珠C廠鍋爐給水泵變頻改造前系統運行數據
在水泵性能曲線上繪出二拖一工況及一拖一工況的等效率曲線。如繪出一拖一時的管網特性曲線，如圖2中曲線2（此曲線對應回流循環閥開度一定時），二拖一時的管網特性曲線，如圖3中曲線2所示（此曲線對應回流循環閥開度全開時）;兩圖中的曲線1均為水泵工頻運行H-Q特性曲線。
圖2工頻一拖一供水Q-H曲線及管網特性曲線
在進行變頻改造前，峰期運行工況點為圖3的A點，谷期為圖2的B點。通過上述數據可得出如下結論:
（1）日間二拖一時，一臺泵運行時，水泵給水量約120m3/h，從水泵的性能曲線可知，在該點運行時水泵效率較低，為53％，而該水泵最佳效率點為62％（對應額定流量為80m3/h）。
圖3工頻二拖一供水Q-H曲線及管網特性曲線
（2）日間二拖一時，電機消耗總功率為P=UI=1.732×6000×51=530kVA，其中有功功率為Pcosφ=530×0.86=455.8kW，在該運行情況下電機已基本滿負荷運行，但是電機無功電流為[512-（51×0.86）2]0.5=26A。
（3）峰期一拖一時，電機消耗總功率為1.732×6000×41=426kVA，其中有功功率為426×0.85=360kW。
（4）谷期運行時，在水壓為9.8Mpa的情況下，水泵給水為105m3/h，鍋爐供水為633/h，回流循環閥回流42m3/h，存在很大的節能空間。
3.2廣州明珠C廠#1給水泵變頻改造方案
3.2.1設計要求及目標
（1）向變頻系統提供兩臺鍋爐汽包獨立汽包水位反饋信號（4～20mA信號），做為控制目標，實現自動控制;
（2）變頻改造后的控制系統獨立于現有的DCS系統，本系統有獨立的檢測、控制、顯示、數據處理系統，在中控室也能監視供水系統狀態、實時監視系統運行狀態，可記錄系統運行數據;
（3）實現遠程控制性能，能夠實現在中控室進行遠程命令控制及系統控制目標參數修改;
（4）能實現與其他水泵的切換互補運行，并實現完善的故障處理功能，故障停機后自動啟動其他水泵，保障供水系統安全運行。
3.2.2設計方案
經過調研與比較，廣州明珠電力（集團）有限公司C廠給水泵變頻改造選用了廣州智光電力電子有限公司生產的Zinvert智能高壓變頻調速系統，取得了滿意的運行效果。
（1）系統介紹
Zinvert智能高壓變頻調速系統具有強大的自動控制和通信功能，為方便運行人員控制，在中控室安裝有監控PC計算機，由其與N（N=1-31）臺ZINVERT變頻調速系統進行通信，Zinvert智能高壓變頻調速系統具有RS-485通信接口，采用標準MODBUS通訊協議。允許系統連接1-31個Zinvert高壓變頻調速系統，最大1200m的通訊距離。系統總體框圖如圖4所示。
圖4系統控制總體框圖
在廣州明珠電力（集團）有限公司C廠給水泵的變頻改造系統中，初期選用一臺500kW/6kV高壓變頻調速裝置，遠期規劃有兩臺。在改造后系統中上位PC機作為主機，高壓變頻調速裝置作為從機。該系統特點是成本較低、信號傳輸距離遠、抗干擾能力強，尤其適合中遠距離控制系統。采用該方案，可直接在中控室調節與控制高壓變頻調速系統的運行。
上位機采用PC計算機，在Windows圖形化系統平臺上實現友好的人機界面，用文字、表格、圖象等顯示的運行狀態、報警、事件記錄及其它信息，可實現數據查看、運行控制、目標參數調節等功能，操作方便、顯示直觀，方便現場運行和維護。
（2）控制系統構成
針對用戶要求，變頻改造時所有的信號檢測、驅動機構要完全獨立于現有的DCS控制系統，調節可采用定頻運行閥門控制，也可采用閥門定開度變頻，滿足運行需要的汽包蒸發量、給水流量及汽包液位要求。
（3）可靠性措施方案
由于發電機組運行可靠性的要求，系統考慮到變頻調速系統退出運行后，不影響生產，確保給水系統正常運行，結合實際運行狀況設計二種故障處理方案，當變頻調速系統出現故障時，可將電機投切到工頻下運行，恢復到原有系統運行方式。
高壓變頻系統配備旁路柜，當高壓變頻調速系統出現故障后，高壓變頻調速系統控制器跳開DL1，連鎖關閉出水閥門，同時連鎖啟動備用水泵。可將電機轉切至工頻運行，進行檢修原理如圖5所示。
圖5變頻調速系統帶旁路系統的接線圖
圖5中DL1為現有電機用高壓斷路器，K1、K2、K3為高壓隔離刀閘，當變頻調速系統故障時，自動斷開DL1，操作切換打開K1、K2，閉合K3將電機轉為工頻。此時變頻調速系統從高壓中隔離出來，便于檢修、維護和調試。
