锅炉给水泵变频调速
锅炉给水泵变频调速
锅炉电动给水泵组
前置泵 高压电动机 液力耦合器 锅炉给水泵
工艺流程：
Schneider Electric – SE in China_2012
2
锅炉电动给水泵典型配置
（一）液力耦合器
工作原理： 安装在原动机（电动机） 和工作机之间的一种液 力传动机械。它可在电 机输入转速恒定的条件 下，在设备运转中， 通过操纵勺管，对其输 出转速进行无级调节， 并使电机的功率通过液 力偶合器泵轮和涡轮之 间工作油的循环流动， 平稳而无冲击地传递给 工作机。
润滑油泵启停
1.润滑油泵及工作油泵的 驱动源为电机主轴，变频
后随着n的调整，可能会
影响供油系统，因此将工 作油泵及润滑油泵外置， 封闭油路。 2.启动油泵：在电机启动 前主轴没有转数，无法带 动油泵，因此需外置电机 拖动，我们改造时，对启பைடு நூலகம்动油泵可以维持原有系统。
液 力 耦 合 器 控 制 连 锁
过滤器差压
Schneider Electric – SE in China_2012
7
策略（二）---前置泵的驱动
方案一：前置泵另陪驱动电 机，形成恒速运行的水泵， 为锅炉给水泵提供相对恒定 的流量、压力水。
综合考虑：
现场条件 机组负荷率
节能效果 方案二：前置泵依旧由给 水泵电机驱动，但变频器 的调节范围受限：对应给 水泵流量的转数n对应前 置泵的流量及压力需满足 给水泵的要求。
Schneider Electric – SE in China_2012
3
电动给水泵液力耦合调速方法
控制流程：过程控制器发送信号到VEHS
的位置控制单元，位置控制单元的线圈对勺
管实际位置和接收到的信号进行比较，信号
锅炉给水泵的变频调速改造
锅炉给水泵的变频调速改造1 现状系统是向锅炉不间断供水，保证锅炉正常运行的重要环节。
我厂现有锅炉5台，其中SHL35-16-P型2台，SHL20-13-P型1台，T-18A-13型2台，总蒸发量126吨/时。
供给本厂及相邻各厂的生产和生活用汽。
实际运行中炉前蒸汽压力较低，夏季一般为，冬季一般为，蒸发量变化较大，夏季20-35T/H，冬季90-110T/H。
与锅炉相配套的给水泵为4GC-8X5型，共6台，分为2组，每组3台，通过母管向各台锅炉供水。
每台泵的额定流量55M3/H，扬程19M，驱动电动机功率55KW。
运行方式是夏季开1-2台，冬季开2-3台，其余备用。
运行时，由于锅炉给水泵的供水能力大于锅炉的蒸发量，尤其是当锅炉负载愈轻时，二者的差值愈大，因此必须实行流量调节。
传统的给水泵是连续恒速运行的，流量调节通过调节阀和回流支路来实现（如图一）。
2 改造的可行性这两种方法都存在明显的缺陷：采用调节阀时，随着阀门开度的减小，水泵出口压力上升，达到2Mpa以上，阀门两侧的压差将增大，达到以上，远远大于原设计的水泵出口压力高于锅炉汽包压力（包括给水垂直落差及管路压降）的要求，不但造成能量的浪费，而且使得水泵的振动和磨损加大，寿命缩短。
采用回流支路调节时，大量水的回流同样造成能量的无谓消耗。
因此，对给水系统实施技术改造，降低水泵的出口压力，消除回流，减少能源消耗和设备磨损，已成大势所趋。
众所周知，水泵运行遵循如下规律：流量Q与转速N成正比，扬程（压力）H与转速N的平方成正比，轴功率P与转速N的三次方成正比，电动机的转速N与电源的频率F成正比，因此改变电源频率就可改变电动机即给水泵的转速。
变频调速技术是电力电子技术和微电子技术相结合的产物，以其优异的调速特性和显着的节能效果，在国民经济的各个领域获得了广泛的应用。
当今，变频调速已成为交流电动机转速调节的最佳方法。
水泵采用变频调速后，给水流量的调节就可通过改变转速的方法来实现，此时调节阀可开到最大开度，回流支路可切除。
锅炉供水系统变频调速节能改造
式中： Ｑ１ 、 Ｑ２ —— 流 量 ， ｍ３ ／ ｓ ： Ｎ１ 、 Ｎ ２ —— 转 速 ， ｒ ／ ｍ ｎ：
Ｐ １ 、 Ｐ ２ —— 功率 ， ｋ Ｗ：
Ｈ１ 、 Ｈ ２ —— 扬 程 ， ｍ。
由上 图可知 ， 曲线 １为 水 泵在恒 速 下扬 程 Ｈ和 流 量 在 工业 锅炉 供水 系统 中 ， 节 能降 耗对 于各 个企 业 降低 Ｑ 的 特 性 曲 线 ， 曲线 ２是 管 网阻 力 特 性 （ 阀 门开 度 为 生 产成 本十 分重要 。 而 变频调 速技 术具 有极 好 的调 速作 用 和 节 电性 能等优 点 ， 已成为 电力传 动 技术 发展 的一 个 重要
方 向。
１ ０ ０ ％） 。 设定 ， 水 泵在 Ａ 工作 点 时 的工 作效 率 最 高 ， 输出 流 量 Ｑ１ ＝１ ０ Ｏ ％ ， 此 时 ，轴 功 率 Ｐ １ ： Ｑ１ Ｘ Ｈ１与 面 积
Ａ Ｑ１ ＸＡＨ １成正 比。根 据工 艺要 求 ， 当流 量需从 Ｑ１减 少
现 明显 的波 动。 问题 的 焦点集 中在 锅炉 供水 系统 ， 其 中比 可见 ， 所 节 能源量 很可观 。 汽 压 力性 能不 稳 ， 并 且伴 有 能 源 大量浪 费 ， 同 时增 加 了阀 成 正 比， 流量 与 转速成 比例 ，而 功率 与流 量 的 ３次 方成 比例 。 体、 泵腔 的磨损 和 汽蚀 ， 也破 坏 了阀 门、 管 路等 的密 闭性 ， 在水 泵 使用 过程 中 ， 通 常通 过 改变风 门 或者 阀 门的开度 来 甚 至还 会损坏 系统 设备 。 达 到改 变流量 的 目的 ， 效 率 比较低 。 因此， 在 锅 炉供 水 系 统 中 ， 变频 器 驱 动 逐 渐取 代 了直
１ 现存 问题 的分 析
锅炉给水泵的变频调速改造
锅炉给水泵的变频调速改造1 现状系统是向锅炉不间断供水，保证锅炉正常运行的重要环节。
我厂现有锅炉5台，其中SHL35-16-P型2台，SHL20-13-P型1台，T-18A-13型2台，总蒸发量126吨/时。
供给本厂及相邻各厂的生产和生活用汽。
实际运行中炉前蒸汽压力较低，夏季一般为，冬季一般为，蒸发量变化较大，夏季20-35T/H，冬季90-110T/H。
与锅炉相配套的给水泵为4GC-8X5型，共6台，分为2组，每组3台，通过母管向各台锅炉供水。
每台泵的额定流量55M3/H，扬程19M，驱动电动机功率55KW。
运行方式是夏季开1-2台，冬季开2-3台，其余备用。
运行时，由于锅炉给水泵的供水能力大于锅炉的蒸发量，尤其是当锅炉负载愈轻时，二者的差值愈大，因此必须实行流量调节。
传统的给水泵是连续恒速运行的，流量调节通过调节阀和回流支路来实现（如图一）。
2 改造的可行性这两种方法都存在明显的缺陷：采用调节阀时，随着阀门开度的减小，水泵出口压力上升，达到2Mpa以上，阀门两侧的压差将增大，达到以上，远远大于原设计的水泵出口压力高于锅炉汽包压力（包括给水垂直落差及管路压降）的要求，不但造成能量的浪费，而且使得水泵的振动和磨损加大，寿命缩短。
采用回流支路调节时，大量水的回流同样造成能量的无谓消耗。
因此，对给水系统实施技术改造，降低水泵的出口压力，消除回流，减少能源消耗和设备磨损，已成大势所趋。
众所周知，水泵运行遵循如下规律：流量Q与转速N成正比，扬程（压力）H与转速N的平方成正比，轴功率P与转速N的三次方成正比，电动机的转速N与电源的频率F成正比，因此改变电源频率就可改变电动机即给水泵的转速。
变频调速技术是电力电子技术和微电子技术相结合的产物，以其优异的调速特性和显着的节能效果，在国民经济的各个领域获得了广泛的应用。
当今，变频调速已成为交流电动机转速调节的最佳方法。
水泵采用变频调速后，给水流量的调节就可通过改变转速的方法来实现，此时调节阀可开到最大开度，回流支路可切除。
锅炉给水系统的变频节能改造实践
锅炉给水系统的变频节能改造实践福建龙岩 364204摘要：本文在简单阐述变频装置调速技术和节能控制原理后，结合公司锅炉给水系统的概况，提出锅炉给水系统变频改造的必要性和可行性，并设计节能改造的技术方案，通过节能效果分析，发现变频装置调速技术应用在锅炉给水系统中是切实可行的，节能潜力较大。
关键词：高压变频器；变频调速；恒压控制；节能效果；0 引言泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点，影响水泵使用寿命。
余热锅炉是冶炼企业的重要设备，起着熔炼炉烟气的热交换作用，烟气的热量使锅筒内的锅炉水汽化成蒸汽，蒸汽可以送往下级分厂作为热源使用及利用汽轮发电机直接发电产生效益，而蒸汽的产生离不开锅炉给水泵输送满足工艺要求的除氧水。
近年来，出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求，采用变频调速器（简称变频器）易操作、免维护、控制精度高，并可以实现高功能化等特点。
而锅炉给水作为一个相对独立的系统,它的运行效果对生产起着至关重要的作用。
1.变频装置的调速技术和节能控制原理目前，变频装置调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。
它卓越的调速性能、显著的节电效果[1]，改善现有设备的运行工况，提高系统的安全可靠性和设备利用率，延长设备使用寿命等优点随着应用领域的不断扩大而得到充分的体现。
众所周知，水泵类负荷属于平方转矩负荷，输出转矩是水泵拖动系统调节功能的主要表现，转矩M与转速n的平方成正比，即M∝n2，而电动机轴的输出功率P∝Mn∝n3，即电动机轴上的输出功率与转速的三次方成正比。
由此可见，当电动机转速稍有下降时，电动机功率损耗就会大幅度下降，耗电量也随之大为减少。
此外，电机的转速n与输入电源频率（f）、转差率（s）以及磁极对数（p）三个特性参数间又具有一定的逻辑关系，即：由以上公式可看出，当p、s保持不变时，电机转速与电源的频率成正比。
频率越高，转速越快，频率越低，转速越慢。
锅炉电动给水泵变频方案
火电厂锅炉全配置电动给水泵系统节能增效整体解决方案一、简述我国大型（300MW等级及以上）燃煤火力发电机组全配置锅炉电动给水泵都是采用液力偶合器进行调速，耗电量约占单元机组发电量的2.5～4％左右（因纯凝、供热、空冷、压力等因素而不同），是机组辅机中最大的耗电大户。
电动给水泵耗费的电功率除了正常所需外，液力偶合器滑差调节产生的热耗损失了部分功率，直接影响到全厂的供电煤耗、发电成本等指标。
相比液偶间接调速，应用效率更高的变频器直接调节给水泵电动机可降低给水泵组的用电损耗。
通过对国内300MW等级火电机组锅炉液偶调速给水泵变频改造成功案例的分析得知，机组锅炉液力偶合器调速给水泵改为电动机变频调速后节电率可达20％至30%，每年可以节约电量上千万度，年节约标煤约4000吨，同时具有提高机组自动化调节品质、降低设备运行维护费用等优点。
2012年10月8日，在中铝宁夏发电集团马莲台电厂领导和工程技术人员的全力帮助和支持下，广州智光电气股份有限公司（简称“智光电气”）以专有的实施火电厂锅炉全配置电动给水泵系统节能增效整体解决方案成功完成了1号机组锅炉给水泵系统节能改造项目，是国内300MW等级机组的第一个成功改造案例。
截至目前，智光电气已成功实施马莲台电厂1、2号机组、六盘山电厂2号机组等多项改造工程，积累了丰富的技术和工程经验，并成功申请多项专利，，成为300MW机组电动给水泵系统节能改造的行业领跑者和专家。
二、典型案例智光能效专家团队帮您安全节约电能20%—30%马莲台电厂1号机组该机组单机容量330MW，配置3台液偶调速电动给水泵，带前置泵。
给水泵电机5500kW／6kV，液偶为德国VOITH生产。
本次节能改造总体方案是保留液偶，通过对两台（A、B）运行泵液偶油路、前置泵等系统进行全面的技术改造，每台配智光电气生产的6900kVA级给水专用高压变频器，备用泵仍保留液偶调速。
截止目前投产时间已经超过一年，给水泵系统运行正常，能够适应机组各种运行工况。
利用变频技术调节锅炉给水系统
月份
2 月份 4 月份
安装变器前后月用电比较
备注 电度表计数
电度表计数
月用电且瓜 币1 电功书瓜 i 从 W
婴
3 2 矛刀
器
图1
变转速调节特性曲线
5 结语
变频调速技术的优越性体现在两个方面: 一是使系统运行稳定可靠性高. 二是节能显 著。改造后的供水系统延长了维修期 ， 节约 了材料和维修费用， 减轻了工人的劳动强度， 使供水系统安全性和稳定性大大提高， 还降低 了噪音。该厂动力电7 5 % ~ 80 % 都耗在风 机、水泵及压缩机等设备上 ， 如果全部采用 先进的变频调速技术进行改造， 不但使系统安 全、稳定运行， 而且将大大降低电力损耗， 节
f
《 和AZ二 工 )， 流 如A， 个 况 其 量Q、 头H、 压 功 率N 与 转速n 之间 基本关系 Q， 的 为: / Q=残 nZH:/ HZ / n=)2。/ NZ / 飞 . Z / ， =(n N， =(乌 )，
3 结语 节能作为一项系统工程， 涉及到方方面面 的问 在策划、 题， 实施及 取得实 效的长 时间 过 程中涉及自 然地理环境、 规划、 建筑设计以及 居民使用方式等多种因素， 涉及到政府部门、 建筑设计师、 开发商、 物业业主、 使用人、 参考文献 ， ‘ 管理者、 相关节能产品的生产者等各利益群 黄振利， 陈全良， . 外墙保温应用技术 等 体的利益。作为设计行业的人员， 在对建筑 中国 建筑工业出 版社， 20o5， 2. 2
3变 频调节在锅炉给水系统上的应用
某热电厂4 # 给水泵变频调速供水系统 主要由控制器、水泵、变频器、压力传感 器等组成， 如图2 所示。预先在控制器中设定 水泵出口 压力值Pc Pc= 6 . OMPa ， ( ) 随着锅炉 用水量的变化， 水泵出口实际压力值 P 也随之 发生变化， 压力传感器随时将水泵出口 实际压 力值P 传送给控制器， 控制器将根据P 与P 的 c 相互关系， 进行比 控制变频器的输出 较， 频率， 改变4 # 给水泵异步电机转速， 即改变了水泵 的转速， 使供水量与用水量达到平衡， 维持给 水泵出水总管 口 压力基本恒定。由干整个供 水系统始终通过4 # 给水泵的变频调速， 维持 在设定压力下工作， 没有过剩压力， 因此没有 能量损失， 即节约了电能， 使之经济运行， 改变 了过去手动操作和凭经验来控制， 使供水系统 安全性和稳定性大大提高 ， 又稳定了供水质 最， 保证了设备安全运行并减轻了工人频繁开 关阀门的劳动强度。
变频调速改造锅炉循环水泵
变频调 速具 有节能效果的第三 方面 。
四、循环水系统的节能分析
图３ 为循 环水路 图 。在循 环水 系统 中，水 是在完 全
闭合的管路内运行的 ，其水量 并不消耗 ，从水泵流 出的
水 又将 流 回水泵的进 口处 ，并 且因水本身具有一 定的动 能和位 能将反馈到水泵 的进水 口，当通过改变转 速来 调
节流量 时 ，扬程并无变化 。更准确地说 ，在循环水 系统 中 ，用扬程来描绘水泵 的动作情形是不准确 的。水泵 消
耗 的功率是 和控制方法相联 系的 ，如以恒温度和恒温差 为 目标进行 控制 ，水泵进 出 口的压差不定时 ，水泵消耗 的功率 和转 速的二次方成正 比 ：
Ｐ／ ＝ ￣ ； ，： ／ Ｐ ｎｎ
当商 场 、学校 、办公 室下 班后 ，操 作 工可手 动调
节这 几个地 方的 阀门，从而 改变 回水的流量及温度 ， 变 频 器实时采集这些信号 ，进 行分析、处理 ，从而控制水 泵 的转 速 ，进行恒温控制 ，进 一步节省 电能 。ＧＭ
（ 收稿 日期 ：２ １／５２ ） ０ ００／７
满负 荷的时候 ，电动机 也常常 处于轻载状 态 ，其 效率 和功率 因数都较 低 ；而 采用变 频调速后 ，由于 电动机 在低 频运行时 ，变频 器具 有能 够根据 负载轻重调 整其
输 出电压的功 能 ，从而 提高 电动机的 工作效率 ，这是
Ｇ ｌｌ 用 椰 珊 Ｉ通 ，
２ｉ￣ 第８ Ⅵ ． ｘｎｔ ｏｏ 期 ｗｗ ．ｅ
３从 电动机的效率看节能 ．
在设 计 供 暖系 统 时 ， 由于 对 用 户的 管 路情 况 无 法预测 ，管 阻特 性难 以准确计算 ，必须对 用户 的要求
留有 足够的余地 。 因此 ，在决 定额定扬程 和额 定流量 时 ，通常余量较 大 ，而 在实际 的运行过程 中，即使在
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电动给水泵液力耦合调速方法
控制流程：过程控制器发送信号到VEHS
的位置控制单元，位置控制单元的线圈对勺 管实际位置和接收到的信号进行比较，信号 差异决定作用于4/3电磁阀阀芯上的磁力， 改变阀芯的位置。勺管控制油缸的活塞向输 出速度100%的位置移动，工作油泵向工作 油路补充工作油。
Input： 10~2 0mA
给水泵变频调速后，如何处 理前置泵的驱动问题是期待 解决的课题？
策略（二）---前置泵的驱动
方案一：前置泵另陪驱动电
机，形成恒速运行的水泵，
为锅炉给水泵提供相对恒定
的流量、压力水。
综合考虑：
➢现场条件
➢机组负荷率
方案二：前置泵依旧由给➢节能效果 水泵电机驱动，但变频器 的调节范围受限：对应给 水泵流量的转数n对应前 置泵的流量及压力需满足 给水泵的要求。
锅炉电动给水泵组
前置泵
高压电动机
液力耦合器
锅炉给水泵
工艺流程：
锅炉电动给水泵典型配置
（一）液力耦合器
工作原理：
安装在原动机（电动机） 和工作机之间的一种液 力传动机械。它可在电 机输入转速恒定的条件 下，在设备运转中， 通过操纵勺管，对其输 出转速进行无级调节， 并使电机的功率通过液 力偶合器泵轮和涡轮之 间工作油的循环流动， 平稳而无冲击地传递给 工作机。
液力耦合器油路系统原理图
（一）设备改造 1.油路的改造润滑泵启动油泵工作油泵
策略（一）---液力耦合器的改进
油路系统的整改：
1.润滑油泵及工作油泵的
驱动源为电机主轴，变频 液
后随着n的调整，可能会 力
影响供油系统，因此将工 耦 合
作油泵及润滑油泵外置， 器
封闭油路。
控
2.启动油泵：在电机启动 制
前主轴没有转数，无法带 连 动油泵，因此需外置电机 锁
拖动，我们改造时，对启
动油泵可以维持原有系统。
润滑油泵启停 过滤器差压 主电机保护 工作油量控制 油箱液位
前置泵与给水泵的关系
前置泵的作用：提供给水泵所需 的必须汽蚀余量，确保给水泵的 运行安全。
两台水泵属于不同型号且扬程 相差很大的串联关系。
善用其效 尽享其能