燃油泵变频改造方案

 

一、概述

我公司供油系统由三台供油泵组成，目前供油泵采用人民框架开关进行启停控制，电机在额定转速下带泵全速运行，为一期两台300MW机组和二期两台600MW机组提供机组启动及助燃用油，机组运行中油系统长期处于运行状态，系统油压靠回油门手动调节。这种运行方式不仅能耗损失很大，而且对供油泵设备，如供油泵、电机及管路系统等存在很大的危害，电机在启动后轴承长时间温度在70℃以上、供油泵运行中损坏、管路系统磨损漏油等。

为了解决上述问题，提高运行经济性，现对供油泵进行变频控制改造，将手动回油门关闭，依靠变频器控制电机转速保持系统油压。这样，由于电机转速大幅降低，由于转速和节能是三次方关系，节能效果明显。不仅节约大量电能，而且解决燃油系统长期满载运行造成的系统冲刷、磨损等问题。

改造后的变频设备具有远程/就地的启、停、转速控制, 同时具有设备状态的反馈指示,方便DCS系统对设备的控制.

供油泵改造1台存在隐患。主要是改造后的供油泵突然停运，联动起工频泵后，系统压力大幅度上升，有可能造成燃油泄漏等问题而引发火灾。为避免此问题，本次改造两台供油泵，两台供油泵之间具有连调功能。1#、2#供油泵在综合水PC  A段所挂，3#供油泵在综合水PC  B段所挂，为保证设备运行可靠性，故本次改造2#、3#供油泵电机。

二、设备基本数据

燃油泵电机参数		负载参数
型号	YB2315S-2	负载名称	燃油泵65AY50X11
功率kw	110	负载类型	离心泵
转速rpm	2980	负载轴功率kw	76.34
电压v	380	流量m³/h	25
额定电流 A	203	扬程m	550
功率因数	0.89	效率	49%
实际运行参数:
运行压力	3.66mpa	电机电流	155A

变频器（根据招标情况确定）

三、运行方式：回油门关闭，靠供油泵变频器调节电机转速保压。

四、控制方式：

1). 在调速泵运行的情况下，各机组燃油系统的燃油调整门由运行人员远程手动关闭，当系统超压时机组燃油调整门自动投入自动参与调节，优先顺序为四号机组到一号机组。

2). 在燃油泵房增加两台压力变送器，与原来的一台实现三取中，接入PID调节燃油泵出口母管压力，控制纳入一期DCS公用控制系统。

3). 两台调速泵互为热备，并要求主备调速4--20ma模拟量指令互相跟踪，实现主备调速泵无扰动切换。

4). 本次改造同时改造两台泵，以免在回油量很小的情况下调速泵跳闸联启工频泵导致系统超压引起安全问题。在两台调速泵互为备用的情况下解除工频泵的自动备用功能，工频泵作为紧急备用由发电部手动启动。

5). 本次变频改造，需在母管上新加压力变送器1个（防止由于压力变送器损坏导致全部供油泵必须倒至工频运行），通过其输出4~20mA模拟量信号反馈给变频器，通过设定变频器恒定压力值（维持出口压力3.8MPa）实现变频的PID调节。当油枪投入较多，一台油泵不能满足出口压力要求，DCS联起备用泵，联锁方式与原DCS逻辑保持不变。出口调节阀的控制方式不变。

五、改造工作

本期燃油泵电机变频改造范围为2#、3#燃油泵电机。

5.1 变频柜选址：

变频器柜安装在供油泵房靠输煤侧的消防用的两间空房间中。将两个房间中间的墙体拆除，以便变频器室散热。房间总面积为20平方米，可以放置变频器。主要改造工作有变频器室室内的暖气及水管移走，变频器柜、空调、电机安装，燃油泵房燃油泵到变频器室电缆敷设连接，二次线及控制线的敷设连接，控制系统改造及调试。

5.2燃油泵电机变频改造技术方案： 

2#、3#燃油泵电机变频改造采用一拖一方式，带2把双投旁路刀闸，供变频器故障后切至工频运行。燃油泵电机变频改造根据需要，需装设4面800×600×1600控制柜，其中旁路柜2面（变频故障时切换至工频），变频柜2面（可合并装到变频柜内）。所有柜体采用上进线方式。旁路柜刀闸的容量按照2倍额定电流选取，即500A的额定容量。变频器选取留有一定的裕度配置，拟选取132KW变频器拖带110KW的电机。变频柜和旁路柜拟安装在供油泵房靠输煤侧的消防用的空房间中，需要做盘柜钢架基础。工程共需放两台变频器至电机处ZR-BPYJV22  3×120＋1×70动力电缆共85米，拆除两台电机处电缆头将电缆抽出接到变频器电源进线刀闸上，敷设变频器至一期主机DCS控制和信号电缆共为KVVP 7×1.5控制电缆500米、 ZR-DJYDVP 2×2×1.0控制电缆500米、ZR-DJYDVP6×2×1.0控制电缆500米。“变频启动”、“变频停止”在就地及DCS中均可实现。“变频备妥”、“变频运行”、“变频故障”、“本地、远方”信号、频率调整等在就地及DCS均可实现，设备运行、停止指令信号等在就地有显示、变频器运行电流远方DCS有显示，DCS中燃油泵控制画面、逻辑修改和二次电缆接线调试由我公司点检部相关专业负责，变频调试由变频器柜供货厂家负责，盘柜安装及电缆敷设由我公司神头检修单位进行施工。

安装空调；（可考虑）

安装变频电机；（预算资金有剩余时可考虑）

5.3施工步骤和施工技术要求：

5.3.1  首先对所需人员，材料的组织应及时到位，以确保工程的顺利进行，施工前要做好技术、安全交底。

5.3.2  现场施工负责人要对施工人员合理组织安排，加强考核力度，以确保工程质量体系的有效运行。

5.3.3  对原材料的使用应严格把关，不合格的材料一律不准进入施工现场，以确保工程质量。

5.3.4  施工中，装置固定牢固、布线规范。

5.3.5  对隐蔽工程要进行过程验收，全过程把关，从而确保工程质量。

    5.3.6 整个工期控制在20个工作日之内。

5.4 变频器的供货范围

变频器的供货范围为变频器，包括柜体、变频器、电抗器、断路器、内部开关部件、按钮、连接件等在内的整套设备和旁路柜（可合装于变频柜内）。所供设备厂家需我公司签字确认。公司单独采购。

设备厂家要有完整的设备说明书及设备的整套运行、维护、调试说明书。

5.5变频器基本要求

 目前变频调速在风机、泵类负载进行恒压控制上已经非常成熟，应用也已非常广泛。典型应用有恒压供水、恒压供气等。通过PID控制仪或变频器内置PID调节器进行压力调节完全能够得出完美的压力控制。  此次变频改造所选用的变频器的加减速时间要求在0-1800S范围内任意调节，其分辨率为0.1S，满足实际运行中燃油泵对速度响应快的要求。 变频器厂家应具有不少于5年以下的业绩及相关资质。 变频器对电机有多种保护功能，进行变频改造后电机的安全性大大提高。变频器对电机具有以下保护功能：电机欠压保护、过载保护、堵转保护、电动机过热保护、过流保护、缺相保护等。

六、节能原理

风机水泵等离心负载符合相似定律：

Q1/Q2 = n1/n2 (流量变化与转速变化成正比)

H1/H2 = (n1/n2)2 (压力变化与转速变化的平方成正比)

P1/P2 = (n1/n2)3 (负载功率变化与转速变化的立方成正比)

T1/T2 = (n1/n2)2 (负载扭矩变化与转速变化的平方成正比)

电机输出功率P = T x ω (功率 = 扭矩 x 转速)

所以电机输出功率 P1/P2 = (n1/n2)2

从上面公式及图表可以看出，当输出流量和/或压力减少时，按照离心负载的相似定律，电机功率急剧下降，减少了能源需求，从而大大地节约了能源。例如，当输出流量需求仅降低20%满负荷流量，输出压力降低到满负荷的38%，而能源需求降低了将近50%！如果不考虑变频装置的能耗，节能效果可达50%。当然，变频器也是需要耗能的，但这种能耗远远低于输入能耗的降低，因此可以实现很好的节能效果。