1電廠凝結水泵運行現狀及改造分析

　　1.1凝結水泵系統(tǒng)現狀及存在的問題

　　某電廠1、2號機組，每臺機組配置2臺全容量（1運1備）凝結水泵，其主要技術規(guī)范。

　　根據該廠提供的凝結水泵相關運行數據，凝結水泵的主調閥位、出口壓力和流量與機組負荷變動的對應關系所示。

　　可知，機組在滿負荷情況下，凝結水泵出口壓力調節(jié)閥開度為65%左右，而在100%～66%額定負荷運行時，隨著運行負荷的逐漸降低，凝結水泵 出口壓力不斷加大，主調閥位開度逐漸減小，亦即在100%～66%額定負荷區(qū)間運行時，主調閥位開度均在65%以下，閥門一直處在節(jié)流狀態(tài)，且隨著運行負 荷的逐漸降低，節(jié)流損失越來越大。由于機組主要在晚間參與調峰，且每臺機組的凝結水泵為1運1備運行方式，因此凝結水泵的出力必須具有較大的調整空間；并 考慮到在低負荷運行時，凝結水泵出力變化較小，因此過多地消耗了不必要的電量，此時除氧器補水只能依靠大量再循環(huán)水進行平衡，再考慮到除氧器一般為高位布 置，又更多浪費了凝結水泵電動機功率。如果利用高壓變頻技術對每臺機組的凝結水泵進行變頻控制，就可以實現凝結水泵的適時變負荷調節(jié)，既可改善凝結水系統(tǒng) 的調節(jié)品質，又可以提高凝結水系統(tǒng)的運行可靠性，同時根據機組的變負荷和低負荷運行情況，適時降低機組的補水量，避免凝結水泵不必要的能耗，將大大改善凝 結水系統(tǒng)的經濟性，節(jié)約可觀的廠用電量。

　　1.2凝結水泵變頻改造分析

　　由于6 kV高壓電機的變頻改造費用較高，綜合考慮變頻改造的技術經濟性，本次節(jié)能改造僅對每臺300 MW機組的2臺凝結水泵的電動機加裝1套變頻調速系統(tǒng)，全廠共加裝2套。在凝結水泵加裝變頻調速系統(tǒng)后，當機組根據電網的要求在Zui低不投油穩(wěn)燃負荷到 100%額定負荷甚至BMCR工況運行時，凝結水泵無須以額定轉速運行，變頻調速系統(tǒng)可適時閉環(huán)控制凝結水泵電動機轉速，而不再需要調節(jié)閥門的開度，凝結 水泵電動機將在小電流、低頻率下運行，可以節(jié)約大量的廠用電量，預期節(jié)能效果可達50%左右。

　　2凝結水泵具體改造方法

　　2.1改造方案

　　對應每臺機組，凝結水泵正常運行方式為：1運1備，因此只需設置1套高壓變頻調速系統(tǒng)，通過切換變頻器來進行凝結水泵的運行方式調整。1套變頻 調速系統(tǒng)由高壓變頻器、高壓變頻器專用隔離變壓器、工頻、變頻旁路切換柜、電動機、水泵及后臺控制系統(tǒng)構成。系統(tǒng)主回路電氣原理所示。

　　2.2高壓變頻器容量選配高壓變頻器容量選配。

　　2.3系統(tǒng)控制凝結水泵變頻裝置具有與分散控制系統(tǒng)（DCS）注：旁路切換柜開關之間需設置機械和電氣連鎖，防止誤操作。

　　的通信接口，變頻裝置根據DCS控制指令，控制電動機的啟動、停止，控制電動機的轉速；變頻裝置通過通信接口向DCS反饋變頻裝置的主要狀態(tài)信號和故障報警信號。

　　在正常工況下，由運行人員根據工藝需要，通過對各臺DCS控制系統(tǒng)調節(jié)凝結水泵電動機的轉速以控制凝結水流量。同時，變頻器柜配置有控制操作裝置，可以在變頻器現場對設備的運行情況進行監(jiān)控，控制變頻器啟停，直接輸入變頻器速度給定值（一般用于設備調試、檢修）。

　　現有DCS系統(tǒng)需增加凝結水泵變頻器的控制功能，相應需增加部分信號隔離、傳送、轉換、控制方面的器件，并對DCS系統(tǒng)程序做相應的修改及增加部分程序。各設備之間必要的通信信號。

　　2.4設備安裝地點及其他配套改造工作（1）安裝地點及布置。變壓器柜等安裝地點應滿足無粉塵、無結露、無腐蝕性氣體、環(huán)境溫度- 20～45℃，通風、散熱良好的室內，故需在生產現場（汽輪機房0 m）建設1座配電室。根據現場實際情況，變壓器柜、功率單元柜、控制柜可采用橫向布置。

　?。?）散熱及通風。由于變頻器和隔離變壓器工作時會產生一定的熱量，而周圍環(huán)境惡劣，不允許利用外界空氣自然散熱，配電室中需安裝空調，保證合適的配電室內部溫度。

　?。?）電纜敷設。由于變頻裝置與配電室、主控室不在一起，相互間的動力及控制線纜需重新架設。

　　（4）控制系統(tǒng)改造。將變頻裝置信號接入現場DCS控制系統(tǒng)，變頻裝置根據DCS控制指令，控制電動機的啟動、停止，控制電動機的轉速；變頻裝 置通過通信接口向DCS反饋變頻裝置的主要狀態(tài)信號和故障報警信號。DCS系統(tǒng)需增加部分信號隔離、傳送、轉換、控制方面的器件，并對DCS系統(tǒng)程序做相 應的修改，并增加部分程序。

　　3改造效果及節(jié)能分析

　　3.1改造的效果（1）采用先進的變頻器調速技術和PLC控制技術，由變頻器實現無級平滑調速，動態(tài)響應快。調整靈活穩(wěn)定，大大提高了系統(tǒng)的自動化程度，凝結水泵的流量調節(jié)性能也得到很大提高。

　　（2）實行變頻調速后，通過改變變頻器的頻率來調節(jié)電動機的轉速，大大簡化了調節(jié)手段，變頻器既是動力源，又是執(zhí)行機構，取代了電動閥。

　?。?）實行變頻調速后，該設備的輸出功率自動跟隨負載的變化而變化，大大減少了電能的浪費。

　?。?）凝結水泵改用變頻器后，在降低水泵轉速的同時，噪音大幅度地降低，當轉速降低60%時，水泵附近1.5 m噪音水平約為85 dB，比工頻運行時的110 dB減少25 dB.同時消除停車和啟動時的打滑和尖嘯聲。

　　結語

　　（1）凝結水泵采用變頻變流量系統(tǒng)方案，節(jié)約能源，切實可行，效果明顯，特別適用于負荷變化較大的系統(tǒng)。本文例子中的水泵采用變頻調節(jié)控制總投資約180萬元，年節(jié)電157.0萬kWh，折合標準煤991.3 t，按上網電價0.35元/（kWh），每年節(jié)約資金約55萬元，約3.3年收回投資，經濟效益顯著。

　　按1 kg煤燃燒后排放1.98 kgCO 2計算，進行變頻改造后2臺機組年可減少CO 2排放1 962.8 t，減排效果明顯。

　?。?）采用變頻調速技術后，由于電機、水泵的轉速普遍下降，減少了機械摩擦，延長了設備的使用壽命，降低了設備的維修費，同時也降低了風機的噪音。

　　（3）采用變頻調速后，電機可以軟啟動，啟動電壓降減小，大幅度減少了對電網的沖擊。