1電廠凝結(jié)水泵運(yùn)行現(xiàn)狀及改造分析

　　1.1凝結(jié)水泵系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在的問題

　　某電廠1、2號機(jī)組，每臺機(jī)組配置2臺全容量（1運(yùn)1備）凝結(jié)水泵，其主要技術(shù)規(guī)范。

　　根據(jù)該廠提供的凝結(jié)水泵相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)，凝結(jié)水泵的主調(diào)閥位、出口壓力和流量與機(jī)組負(fù)荷變動的對應(yīng)關(guān)系所示。

　　可知，機(jī)組在滿負(fù)荷情況下，凝結(jié)水泵出口壓力調(diào)節(jié)閥開度為65%左右，而在100%～66%額定負(fù)荷運(yùn)行時，隨著運(yùn)行負(fù)荷的逐漸降低，凝結(jié)水泵 出口壓力不斷加大，主調(diào)閥位開度逐漸減小，亦即在100%～66%額定負(fù)荷區(qū)間運(yùn)行時，主調(diào)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(yùn)行負(fù) 荷的逐漸降低，節(jié)流損失越來越大。由于機(jī)組主要在晚間參與調(diào)峰，且每臺機(jī)組的凝結(jié)水泵為1運(yùn)1備運(yùn)行方式，因此凝結(jié)水泵的出力必須具有較大的調(diào)整空間；并 考慮到在低負(fù)荷運(yùn)行時，凝結(jié)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(bǔ)水只能依靠大量再循環(huán)水進(jìn)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(jié)水泵電動機(jī)功率。如果利用高壓變頻技術(shù)對每臺機(jī)組的凝結(jié)水泵進(jìn)行變頻控制，就可以實現(xiàn)凝結(jié)水泵的適時變負(fù)荷調(diào)節(jié)，既可改善凝結(jié)水系統(tǒng) 的調(diào)節(jié)品質(zhì)，又可以提高凝結(jié)水系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，同時根據(jù)機(jī)組的變負(fù)荷和低負(fù)荷運(yùn)行情況，適時降低機(jī)組的補(bǔ)水量，避免凝結(jié)水泵不必要的能耗，將大大改善凝 結(jié)水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，節(jié)約可觀的廠用電量。

　　1.2凝結(jié)水泵變頻改造分析

　　由于6 kV高壓電機(jī)的變頻改造費用較高，綜合考慮變頻改造的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，本次節(jié)能改造僅對每臺300 MW機(jī)組的2臺凝結(jié)水泵的電動機(jī)加裝1套變頻調(diào)速系統(tǒng)，全廠共加裝2套。在凝結(jié)水泵加裝變頻調(diào)速系統(tǒng)后，當(dāng)機(jī)組根據(jù)電網(wǎng)的要求在Zui低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷到 100%額定負(fù)荷甚至BMCR工況運(yùn)行時，凝結(jié)水泵無須以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，變頻調(diào)速系統(tǒng)可適時閉環(huán)控制凝結(jié)水泵電動機(jī)轉(zhuǎn)速，而不再需要調(diào)節(jié)閥門的開度，凝結(jié) 水泵電動機(jī)將在小電流、低頻率下運(yùn)行，可以節(jié)約大量的廠用電量，預(yù)期節(jié)能效果可達(dá)50%左右。

　　2凝結(jié)水泵具體改造方法

　　2.1改造方案

　　對應(yīng)每臺機(jī)組，凝結(jié)水泵正常運(yùn)行方式為：1運(yùn)1備，因此只需設(shè)置1套高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，通過切換變頻器來進(jìn)行凝結(jié)水泵的運(yùn)行方式調(diào)整。1套變頻 調(diào)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(jī)、水泵及后臺控制系統(tǒng)構(gòu)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(jié)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(guān)之間需設(shè)置機(jī)械和電氣連鎖，防止誤操作。

　　的通信接口，變頻裝置根據(jù)DCS控制指令，控制電動機(jī)的啟動、停止，控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)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(yùn)行人員根據(jù)工藝需要，通過對各臺DCS控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)凝結(jié)水泵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速以控制凝結(jié)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(xiàn)場對設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)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(shè)備調(diào)試、檢修）。

　　現(xiàn)有DCS系統(tǒng)需增加凝結(jié)水泵變頻器的控制功能，相應(yīng)需增加部分信號隔離、傳送、轉(zhuǎn)換、控制方面的器件，并對DCS系統(tǒng)程序做相應(yīng)的修改及增加部分程序。各設(shè)備之間必要的通信信號。

　　2.4設(shè)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(yīng)滿足無粉塵、無結(jié)露、無腐蝕性氣體、環(huán)境溫度- 20～45℃，通風(fēng)、散熱良好的室內(nèi)，故需在生產(chǎn)現(xiàn)場（汽輪機(jī)房0 m）建設(shè)1座配電室。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，變壓器柜、功率單元柜、控制柜可采用橫向布置。

　　（2）散熱及通風(fēng)。由于變頻器和隔離變壓器工作時會產(chǎn)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(diào)，保證合適的配電室內(nèi)部溫度。

　?。?）電纜敷設(shè)。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(shè)。

　?。?）控制系統(tǒng)改造。將變頻裝置信號接入現(xiàn)場DCS控制系統(tǒng)，變頻裝置根據(jù)DCS控制指令，控制電動機(jī)的啟動、停止，控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換、控制方面的器件，并對DCS系統(tǒng)程序做相 應(yīng)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(jìn)的變頻器調(diào)速技術(shù)和PLC控制技術(shù)，由變頻器實現(xiàn)無級平滑調(diào)速，動態(tài)響應(yīng)快。調(diào)整靈活穩(wěn)定，大大提高了系統(tǒng)的自動化程度，凝結(jié)水泵的流量調(diào)節(jié)性能也得到很大提高。

　?。?）實行變頻調(diào)速后，通過改變變頻器的頻率來調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，大大簡化了調(diào)節(jié)手段，變頻器既是動力源，又是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，取代了電動閥。

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

　?。?）凝結(jié)水泵改用變頻器后，在降低水泵轉(zhuǎn)速的同時，噪音大幅度地降低，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低60%時，水泵附近1.5 m噪音水平約為85 dB，比工頻運(yùn)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(jié)語

　　（1）凝結(jié)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(fù)荷變化較大的系統(tǒng)。本文例子中的水泵采用變頻調(diào)節(jié)控制總投資約180萬元，年節(jié)電157.0萬kWh，折合標(biāo)準(zhǔn)煤991.3 t，按上網(wǎng)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(jīng)濟(jì)效益顯著。

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

　　（2）采用變頻調(diào)速技術(shù)后，由于電機(jī)、水泵的轉(zhuǎn)速普遍下降，減少了機(jī)械摩擦，延長了設(shè)備的使用壽命，降低了設(shè)備的維修費，同時也降低了風(fēng)機(jī)的噪音。

　?。?）采用變頻調(diào)速后，電機(jī)可以軟啟動，啟動電壓降減小，大幅度減少了對電網(wǎng)的沖擊。