1 引言
广州发电厂位于广东省广州市，始建于1935年，经过多次改造容后。现在该厂有4台60MW抽气供热机组（#1～#4机）和1台25MW余热综合利用机组（#0机），是广州市主要的供热电厂，集中供汽不仅为广州市的环保做出了很大贡献，同时也创造了一定经济效益。在当前竞价上网、燃煤价格上涨的严峻形式下，为了提高自身的竞争力，创造更好的经济效益。我们必须大力推进节能降耗改造，争取安全多发。自从2003年至今，该厂进行了一系列节能降耗改造项目，其中凝结水泵电机改变频控制，采用ABB电气传动系统有限公司的ACS800变频器，节能效果显著。运行中也出现了一些问题，最后我们经分析研究并总结经验教训，提出了针对性的解决方法。目前各凝结水泵变频运行良好。
2 凝结水泵的运行工况
在汽轮机内做完功的蒸汽在凝汽器冷却凝结后，集中在热水井中而凝结水泵的作用是把凝结水及时地送往除氧器中。在正常运行时，凝汽器内的水位不能过高或过低。调整凝汽器内的水位是凝结水泵运行中的一项主要工作。没有使用变频器之前，凝汽器内的水位调整是通过改变凝结水泵出口阀门的开度进行节流调节。在节流过程中凝结水泵的特性曲线不变，叶片转速不变，依靠关小闸阀，人为地增加管道阻力以减小流量，因此，大量能量在阀门上损耗。同时，电动机和水泵长期处于高速，大负荷下运行，以及对阀门的频繁操作，造成维护工作量大，设备寿命降低，影响机组的稳定运行。
3 凝结水泵改变频控制的经济效益
该厂#1～#4机为C60-8.83/1.27型汽轮机，该型汽轮机配备两台12NL-125型凝结水泵，其扬程125M, 流量320T /H，电机功率为180kM，电压380V。异步感应电动机，其转速公式为n=n1（1-s）=60f/p（1-（n1-n）/n1）, 可见，只要改变其中任何一个参数都可以实现转速的改变。变频器是通过改变电源频率f的方式来改变电动机转速的。对于某一电动机，转速与频率是线性关系的，如图1所示。
由此可见，变频调速线性度很好，从而省去由于节流调节的功率损耗，可达到节能的目的。根据流体动力学理论和水泵的特性曲线可知，水泵的流量、转速、扭矩、功率之间有如下的关系：
Q/Qe=n/ne , H/He=（n/ne）² , P/Pe=（n/ne）³ （1）
式中：Qe—泵的额定流量，He—泵的额定扭矩，Pe—泵的额定功率，
ne—泵的额定转速。
由此公式（1）可知，当流量下降20％时，转速相应下降20％，而功率下降了40％，也就是节约电能40％。可见，变频器调速节能效果非常显著。
以下是该厂凝结水泵改变频控制前、后录得的一组数据，如表1。
表1 #1机凝结水泵改造前后数据对照表
由表1可知，凝结水泵的平均电流从219A降至166A，以该厂#1机全年运行时间t=6800小时计算，每年节约电量为：
W节约＝W原－W改后=20.5万kW·h
以该厂供电价0.36元/ kW·h 计算，节约电量折合人民币为：
20.5×0.36＝7.38万元
这次变频器改造的成本约为12万元，可见只需约18个月即可以收回成本，因此经济效益是可观的。
4 出现问题的分析和处理
4.1变频器温度过高故障停运
2004年9～10月间，#2机乙凝结水泵变频器由于工作环境温过高造成故障停机发生了3次。对我们节能降耗安全运行构成了隐患。我们通过现场分析检查发现供货商提供的变频器控制柜内原来的散热用风扇为38W小风扇，且安装在侧壁，通风散热效果差。如图2：
另外，该控制柜安装在封闭的380V母线室内，母线室在夏季自身环境温度高达40℃左右，通风差。我们录得故障停机时的控制柜内温度为85℃，变频器本体温度高达98℃。而ACS800变频器正常工作环境条件要求，温度在－40～70℃，干燥洁净的空气。
经过我们的分析测算，将风扇安装在变频器柜顶部，并采用两个100W的风扇通风散热。如图3所示。
根据流体动力学，热空气向上通过柜顶排出，冷却空气从柜侧底边的通风网吸入，如此循环反复达到良好的通风散热效果。同时，我们在380V母线室围墙顶侧加装两台大功率排风扇用于母线 室的通风散热。改造后，我们录得正常运行时，柜内空气温度为65℃，基本满足了变频器的正常工作条件。
图3 改后双100W风扇
4.2凝结水泵马达振动大
#1机乙凝结水泵变频器改造后，在试运行过程中，当变频调速至1350r/min运行时，我们测量该马达径向振动快速增加至0.35mm，远远超过规程规定的0.08mm的正常值。正常运行时，凝结水流量在180～260t/h之间变化，很多时都是把凝结水泵转速调整到1350r/min左右运行。这就给我们检修工作提出了一个难的课题。如何解决该泵的振动问题，关系到我厂的节能降耗和安全多发的经济效益问题。
为此，我们对该泵进行了振动监测和诊断分析。我们发现当工频运行时，马达振动值为0.02mm，单独试马达时振动值为0.01mm，而且变频调速把转速降至1300r/min以下时，振动值也逐渐降低至正常值以内。一开始诊断时，我们走了一些弯路。按常理，我们判断为马达本体电气方面的因素引起的，经过对电机电气参数的重新检查和调整，重新调整磁力中心、更换电机轴承、调整电机轴承间隙和紧力、及联轴器上的连接螺栓按重量对称安装等一系列检查调整后，电机振动故障仍不能排除，证明我们上述诊断结论是错误的。后来我们对电机进行升速曲线分析，结合前面的处理经验。我们发现该电机的工作转速和其升速曲线上出现振动峰值的转速过于接近。每个机械系统都有一个固有的振动频率，单就某一电机而言，其固有频率f与电机系统的支撑刚度K，电机转子质量m有关，当电机和泵体联机时，应将他们视为一个整体系统来看待，这样，整个机组系统的固有频率发生了变化，当电机的转频和该系统的固有频率接近时，由于转子不平衡共振将产生异常振动。因此不难理解，为什么电机单体试车时正常，而和泵体联体试车时在某一速度范围出现强烈共振了。
4.3 针对我们的诊断分析，我们采取了如下的处理措施
（1） 把电机转子与泵体作为一个整体系统重新校正其动平衡，从而改变其转子质量。
（2） 对于凝结水泵基础进行加固处理，从而改变其支撑刚度。
通过以上两项措施后，我们改变了该整体系统的固有频率，避免在某一转速范围内产生的共振，从而消除了电机振动大的故障，机组恢复了正常运行。
5 结束语
在燃料成本大幅上涨，电价实行竞价上网的严峻形式下，电厂选用一些节能潜力较大的泵与风机实施变频调速改造的意义非常重大。我厂凝结水泵实行变频调速后，在节能降耗方面产生了显著的经济效益。同时也减少电机启动时的电流冲击，延长了设备寿命，从而降低了检修维护的成本，提高了系统稳定性。虽然，在改造过程中也出现了一些问题，这些都是很正常的，但我们不会知难而退，而是迎难而上，认真研究分析，最终都能很好的解决问题。变频器在其他系统上也有广泛的应用空间，值得我们大家今后继续研究探讨。本文提及的一些经验，对于使用同类型的设备系统的兄第单位可以借鉴。