降低燃气轮机发电中泵的运行成本

从汽车到家用电器、工厂、建筑和基础设施，发电行业都面临着提高效率的压力。随着可再生能源发电站点数量的增加，除了自然需求波动外，传统发电站点还必须弥补可用性的变化。然而，使用联合循环燃气轮机(CCGT)的热电联产厂的原始设计是使用固定的功率输出，因此，这些工厂的设备被设计来完成这一任务。

越来越多的燃气发电厂被要求“非高峰”运行，这意味着产量需要变化以满足需求。在这种情况下，产生的固定数量的蒸汽压力必须通过高压给水系统的阀门分解。为给水泵配置一个变速驱动器(VSD)可以显著提高效率，也有助于最大限度地降低运行成本。

创新的速度控制提高了效率

位于德国炼油厂内的燃气热电联产厂使用锅炉给水泵提供1000米的水量^3./h (4400 USGPM)，水头1355米(4450英尺)。泵的转速为2980转/分钟，需要一台4.1兆瓦(5500马力)的电机来驱动。自泵最初安装以来，客户的生产周期发生了重大变化，由于电力需求的变化，泵需要在部分负荷下运行。

以满足所需的500米之间的可变流量^3./h (2200 USGPM)和1000m^3./h (4400 USGPM)时，发电厂在排放处使用一个阀门来节流。这意味着产生的头部被限制了，创造它的能量和成本被浪费了。这种引起的低效率是可以避免的。为了提高给水泵的效率，有必要通过配置转速控制机构来修改给水泵的工作范围。

最初，客户考虑了两种更传统的选择:变频驱动和液力速度耦合器。然而，这两种替代方案都有一些缺点:主要是中压VSD的尺寸、不方便和安装成本，以及耦合固有的效率损失。不过，这两种选择确实有优势，VSD提供了良好的能源效率，联轴器结构紧凑，相对容易安装，位于主电机和泵之间。

取而代之的是第三种选择，即变速机电驱动。它为客户提供了一种可以安装在电机和泵之间的解决方案，并且非常节能，甚至比大型VSD更节能。

对于这种特殊的应用，变速驱动器和机械齿轮总成的组合将被证明是理想的解决方案。机电传动系统允许主电机与泵保持在同一直线上，但采用由大功率伺服电机和变速驱动系统驱动的行星齿轮装置作为覆盖装置，随着所需工作速度的下降逐渐接管。

新的安排提供了1090千瓦的电力节省，这意味着相当可观的节省逐年。此外，初始安装成本比变速驱动器低，整体效率更高。

与所有控制技术一样，在实现这种类型的系统时，必须考虑优势和限制。解决方案的整体足迹可能是一个主要因素，特别是在改造情况下。在这种情况下，机电传动系统可以使主驱动电机直接连接到电网，不需要笨重的速度控制设备。

然而，这种解决方案确实存在局限性，目前只能用于功率不超过20mw (26800 hp)、最高转速为14500 rpm的设备。尽管如此，这些限制仍然允许相当多的设备受益于大型泵的速度控制的最新创新。

更多的机会

世界各地的抽水应用占全球能源消耗的很大比例。节省成本，如上述例子，将对使用中高压驱动器为高性能泵提供动力的应用，如石油和天然气，石化和采矿行业的应用，产生重大好处。

随着大多数行业降低制造成本和最小化管理费用的压力增加，因此对电机控制的传统思维提出质疑变得更加重要。当然，每个应用程序都没有单一的答案，但是随着新的解决方案的出现，应该检查它们的适用性。

在泵送应用程序的工作要求发生变化的情况下，许多应用程序将受益于设计的改进。这可以由改装专家提供建议，设计建议和完整的安装服务，基于多年的经验。

亚历克斯·迈尔斯苏尔泽(Sulzer)说。由制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．

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