关键词：发电厂; 给水泵; 液力偶合器; 变频调速装置

1引言

 发电厂锅炉电动给水泵组是由电动机，一端驱动前置泵，一端驱动液力偶合器，通过液力偶合器驱动调速给水泵组成的。给水泵由增速型液力偶合器驱动与调速。增速型液力偶合器的调速方法是容积调速法。亦即勺管调速法。液力偶合器输出功率和转速是通过泵轮与涡轮间工作油腔内的充液量调节的，工作油腔的充液量是通过调节勺管的位置进行控制的。

增速型液力偶合器输出效率等于转速比。额定输出满载运行时，增速型液力偶合器的运行效率最高。增速型液力偶合器只适用于满载运行工况。在役发电机组负荷是根据电网需要进行调度的，年平均负荷率一般在60%～70%之间。在役运行的增速型液力偶合器的勺管开度一般均在60%以下，始终远离100%，经常在60%以下低效率区间运行。液力偶合器最高效率以97.63%计，勺管平均开度以60%计，液力偶合器实际运行效率只有58.58%，其节电空间是很大的。增速型液力偶合器这一传统传动技术，在偏离满载运行工况下，效率低、能耗高，是其最大弊端。

本文对“增速型液力偶合器的变频调速装置”及其在600MW机组上的应用进行了介绍。“增速型液力偶合器的变频调速装置”，是通过液力偶合器驱动调速的电动给水泵，进行变频调速改造的核心技术。应用这一创新技术进行变频调速改造后，节电率一般可达23%～25%左右。

2“增速型液力偶合器的变频调速装置”（ZL 2017 2 1505044.5）

  “增速型液力偶合器的变频调速装置”的理论基础是，在增速型液力偶合器泵轮与涡轮间工作油腔内充液量保持最大和负载特性不变的条件下，改变液力偶合器输入转速，也就改变了液力偶合器的输入、输出特性，从而达到调节液力偶合器输出功率和转速的目的。

“增速型液力偶合器的变频调速装置”的解决方案是不改变增速型液力偶合器整体结构，保持增速型液力偶合器整体结构不动，不增加任何外部设备。通过改变调速方法，而直接将增速型液力偶合器改造，通过液力联轴器连接增速齿轮箱。

“增速型液力偶合器的变频调速装置”，从根本上改变了液力偶合器功率传递方式，具体技术创新点是，将增速型液力偶合器改造,通过液力联轴器连接增速齿轮箱。实施方案是保持泵轮与涡轮工作油腔充油量最大，勺管固定在100%，泵轮与涡轮相对固定，滑差率最低，效率最高，此时液力偶合器成了液力联轴器。增速型液力偶合器成了通过液力联轴器连接的增速齿轮箱。给水泵组电动机与高压断路器之间增加一台变频器及其工频旁路系统。电动机以变频调速方式传递功率给通过液力联轴器连接的增速齿轮箱，进而通过液力联轴器连接的增速齿轮箱传递功率给给水泵。

 “增速型液力偶合器的变频调速装置”的核心技术，是将增速型液力偶合器，改造成通过液力联轴器连接的增速齿轮箱。亦即将液力偶合器运行方式改成液力联轴器运行方式。通过改变变频器频率，以实现通过液力联轴器连接的增速齿轮箱输入轴的变频调速运行，进而实现给水泵的变频调速运行。

“增速型液力偶合器的变频调速装置”，是在同一台液力偶合器工频定速输入容积调速运行方式的基础上，增加一个变频调速输入变频调速运行方式，使同一台液力偶合器具有容积调速（勺管调速）和变频调速两种运行方式。且两种运行方式可以切换运行的工变频切换型液力偶合器。

“增速型液力偶合器的变频调速装置”的积极效果是，成功的解决了增速型液力偶合器偏离额定工况，效率低、能耗高的弊端，通过“增速型液力偶合器的变频调速装置”能够成功的实现给水泵组的变频调速改造。为企业实现节能降耗23%～25%的目标服务。

3“增速型液力偶合器的变频调速装置”在600MW机组上的应用

3.1通辽霍林河坑口发电有限责任公司2×600MW机组的应用

霍林河坑口电厂装机容量为2×600MW，给水泵设计为3×50%额定容量电动给水泵组，电动机(10kV 11000kW)一端驱动前置泵（1490r/min 扬程148m），一端通过VOITH（R18K500M型）液力偶合器（输入转速1490 r/min，输出转速4954r/min，输出转速下运行效率97.63%，滑差2.37%，）驱动给水泵(额定转速4584 r/min 必需汽蚀余量44m)。改造前，给水泵耗电量占发电量的2.5～3%。给水泵耗电量占厂用电量的30～35%。

 2017年通辽霍林河坑口发电有限责任公司，第一台600MW #2机组给水泵变频改造前，600MW机组给水泵改造的解决方案是，拆除液力偶合器，更换成进口增速齿轮箱，实现变频调速改造的。200MW、300MW机组给水泵变频改造，有的采用拆除原液力偶合器泵轮与涡轮，改由联轴器连接，拆除勺管及其调节控制系统，拆除输入轴驱动的润滑油泵与工作油泵，配套外置润滑油泵解决方案；有的采用保持液力偶合器整体结构不动，增加4台（Ⅰ型）或2台（Ⅱ型）外置辅助供油泵解决方案。综合上述解决方案，均存在系统结构复杂、改造周期长、性价比低的缺憾。

通辽霍林河坑口发电有限责任公司2号机组给水泵变频改造中，电厂提出了不改变液力偶合器整体结构，不增加外置供油泵，进行液力偶合器工变频切换改造的技术要求。选择了长春时代机电新技术有限公司的液力偶合器泵轮调速法（ZL201110341984.6）发明专利、增速型液力偶合器的变频调速装置（ZL201721505044.5）、工变频切换型液力偶合器电动给水泵节能系统（ZL201220506992.1）实用新型专利技术，配套东方日立DHVECTOL-HFP8000/10型13000KVA变频器，于2017年9月在2号机组1、2给水泵组上实现了国内首例，保持液力偶合器整体不动，不增加外置供油泵的增速型液力偶合器的变频调速装置的改造应用。改造后的液力偶合器具有了一运一备工变频两种运行方式，成了工变频切换型液力偶合器（Ⅲ型）。改造实践证明，“增速型液力偶合器的变频调速装置”，是给水泵组变频调速改造的创新技术，节电效果显著，改造工作量最小，安全可靠，方便灵活，工期最短，性价比最高，回收期最短。改造后，通过试验研究单位测试，77%负荷电耗降低25.2%，厂用电率降低0.6867个百分点；60%负荷电耗降低25%，厂用电率降低0.556个百分点。节电效果显著。。

由于“增速型液力偶合器的变频调速装置”，在2号机组1、2号给水泵组的成功应用且节电效果显著，又于2018年10月对1号机组1、2号给水泵进行了“增速型液力偶合器的变频调速装置”的改造应用。

3.2大唐阳城发电有限责任公司2×600MW机组上的应用

大唐阳城发电有限责任公司600MW机组电动给水泵设计为3×50%额定容量电动给水泵组，电动机(10kV 11000kW 1493 r/min)一端驱动前置泵（ 1490r/min 扬程140m），一端通过VOITH（R18K500M型）液力偶合器（输入转速1490 r/min，输出转速5076r/min，输出转速下运行效率97.63%，滑差2.37%）驱动给水泵(额定转速5076 r/min 必需汽蚀余量45m)。给水泵耗电量占发电量的3%左右，占厂用电量的40%左右。

2018年5月改用“增速型液力偶合器的变频调速装置”解决方案，对8号机组A B给水泵组进行变频调速改造调试，一次启动成功。改造后，通过测试与统计年平均节电率达到23 %。年节电量可达1620万千瓦时。

鉴于8号机组A B给水泵变频改造后节电效果显著，又于2019年5月应用长春时代机电新技术有限公司，“增速型液力偶合器的变频调速装置”解决方案，配套东芝三菱TMdrive－MVG2型12600KVA变频器对7号机组A B给水泵组进行了变频调速改造，已投入运行，节电效果明显。

通过通辽霍林河坑口发电有限责任公司、大唐阳城发电有限责任公司4台600MW机组8台R18K500M工变频切换型液力偶合器（Ⅲ型）改造运行实践证明，“增速型液力偶合器的变频调速装置”解决方案是成功的。是通过液力偶合器驱动的电动给水泵变频节能改造的领先技术。

4“增速型液力偶合器的变频调速装置”的创新点

（1）同一台液力偶合器，具有工频定速（即电动机1490r/min定速运行）输入容积调速（用勺管进行调速）时，是增速型液力偶合器运行方式；变频调速（电动机变频调速运行）时，勺管固定在100%，是增速齿轮箱运行方式，两种运行方式可以切换运行，一运一备互为备用，成了工变频切换型液力偶合器。

 （2）变频调速时，勺管固定在100%，泵轮与涡轮工作油腔内充液量固定在最佳充液量，滑差率最低(2.37%)，效率最高(97.63%)，涡轮与泵轮成为液力联轴器，相对固定，起联轴器作用，增速型液力偶合器此时成了通过液力联轴器连接的增速齿轮箱。即“增速型液力偶合器的变频调速装置”。

 （3）在变频调速范围内，始终保持通过液力联轴器连接的增速齿轮箱运行方式不变，始终保持恒高效(97.63%)运行不变。

 （4）适应两种原动机驱动方式，即工频定速驱动和变频调速驱动，两种驱动方式可以相互切换。工频定速驱动对应于增速型液力偶合器；变频调速驱动对应于通过液力联轴器连接的增速齿轮箱。

 （5）满载运行时，宜采用工频定速输入（容积调速）增速型液力偶合器方式运行；负荷率90%及以下运行时，宜采用变频调速输入增速齿轮箱运行方式运行。

5结束语

“增速型液力偶合器的变频调速装置”是创新传动技术。已成功应用于600MW机组，通过液力偶合器驱动调速的电动给水泵组的变频调速改造，取得了显著的节能效果。“增速型液力偶合器的变频调速装置”解决方案，亦可以在200MW、300MW机组电动给水泵变频改造上推广应用。