水泵變頻技術(shù)在火電廠中的實(shí)際運(yùn)用

吉莉　曹興明

摘 要：內(nèi)蒙達(dá)拉特發(fā)電廠為進(jìn)一步降低廠用電降低發(fā)電成本，實(shí)現(xiàn)北方電力公司清潔節(jié)能可持續(xù)發(fā)展全能型企業(yè)要求，擬對(duì)我廠凝結(jié)水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)的泵組進(jìn)行變頻改造。通過(guò)改造前后對(duì)比發(fā)現(xiàn)，火力發(fā)電廠運(yùn)用變頻水泵節(jié)能技術(shù)是目前節(jié)能降耗最有效途徑。

關(guān)鍵詞：水泵；變頻；技術(shù)改造；節(jié)能降耗

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.148

0 引言

達(dá)拉特發(fā)電廠目前總?cè)萘?180MW，有6臺(tái)330MW、2臺(tái)600MW燃煤發(fā)電機(jī)組.為了實(shí)現(xiàn)集團(tuán)公司減排目標(biāo)， 我們根據(jù)達(dá)拉特電廠凝結(jié)水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、以及其它大型用電系統(tǒng)運(yùn)行情況，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析計(jì)算，結(jié)果得出廠用電率居高不下的原因是輔機(jī)電單耗十分高，由于我廠肩負(fù)調(diào)峰任務(wù)，負(fù)荷曲線波動(dòng)范圍非常大，而各大系統(tǒng)的輔助設(shè)備的轉(zhuǎn)速始終不變，為進(jìn)一步降低廠用電降低廠用電率，針對(duì)輔機(jī)運(yùn)行指標(biāo)現(xiàn)狀查找不足，先后對(duì)我廠循環(huán)泵、凝結(jié)泵等進(jìn)行了變頻運(yùn)行改造，本文介紹凝結(jié)泵、凝升泵的技術(shù)改造。

1 我廠輔機(jī)采用變頻調(diào)運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)

變頻調(diào)速能夠使水泵負(fù)載隨機(jī)組負(fù)荷改變而改變，當(dāng)我們機(jī)組負(fù)荷變小時(shí)，水泵的轉(zhuǎn)速也隨之變小，那么我們就可以把電節(jié)下來(lái)，節(jié)電率可達(dá)到25%～65%的。以前的節(jié)流法進(jìn)行流量調(diào)節(jié)節(jié)流損失大而且水泵、風(fēng)機(jī)做功沒(méi)有太大變化。電廠水泵約占廠用電的40%～60%，它們的節(jié)能就具有非常重要的意義。

（1）凝結(jié)水系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀。我廠凝結(jié)水輸送系統(tǒng)是由兩臺(tái)凝泵、凝升壓泵串聯(lián)組成，正常運(yùn)行時(shí)一側(cè)凝泵、凝壓泵運(yùn)行，另外一側(cè)備凝泵、凝壓泵用。通過(guò)除鹽水流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)除氧器水位，機(jī)組無(wú)論在額定工況還是在變工況，凝泵、凝壓泵都在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，除鹽水流量的變化依靠凝結(jié)水母關(guān)上除鹽水流量調(diào)節(jié)閥控制。由于除鹽水調(diào)門大行程動(dòng)作頻繁，容易出現(xiàn)機(jī)械故障；另外機(jī)組負(fù)荷低時(shí)除鹽水流量調(diào)節(jié)閥節(jié)流損失大、凝結(jié)水泵廠用電高。凝結(jié)水變頻改造時(shí)首先要考慮系統(tǒng)改造后能否滿足供水要求，正常情況除鹽水母管壓力減去靜壓以及沿程阻力壓力必須大于除氧器工作壓力才能滿足供水要求。

（2）除氧器水位控制。我廠除氧器水位控制分為單沖量和三沖量，都是通過(guò)調(diào)節(jié)除鹽水流量調(diào)節(jié)閥手動(dòng)調(diào)節(jié)或自動(dòng)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)，機(jī)組在啟動(dòng)或停機(jī)過(guò)程中系統(tǒng)根據(jù)凝結(jié)水流量自動(dòng)實(shí)現(xiàn)三沖量和單充量轉(zhuǎn)換，我廠凝結(jié)水流量設(shè)定值為額定流量的20%，當(dāng)凝結(jié)水流量小于這個(gè)值時(shí)為單沖量調(diào)節(jié)，當(dāng)凝結(jié)水流量大于這個(gè)值時(shí)為三沖量調(diào)節(jié)。由于受除氧器供水壓力限制，凝泵、凝升轉(zhuǎn)速不能無(wú)限制下降，機(jī)組在極低負(fù)荷時(shí)，變頻泵已處調(diào)頻轉(zhuǎn)速下線運(yùn)行，調(diào)節(jié)特性極其不穩(wěn)定、除氧器水位控制十分困難，因此在啟、停機(jī)或異常運(yùn)行工況時(shí)可以切除變頻器運(yùn)行改手動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷大于160MW以上凝結(jié)水流量大于20%符合變頻泵調(diào)節(jié)要求時(shí)投入變頻器運(yùn)行。

2 凝結(jié)水泵、凝升泵變頻改造熱控設(shè)計(jì)方案說(shuō)明

為減少設(shè)備改造初投資，達(dá)拉特電廠所有水系統(tǒng)變頻改造， 均采用一個(gè)變頻器帶雙泵方式，變頻系統(tǒng)包括：主變頻器、變頻器高壓側(cè)開關(guān)、變頻器低壓側(cè)開關(guān)變壓器、穩(wěn)壓器等。我廠凝泵、凝升變頻器連接示意圖如下圖，1#、2#凝泵、凝升泵使用同一臺(tái)變頻器，機(jī)組運(yùn)行中或凝結(jié)水流量大于20%運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)水泵水泵變頻運(yùn)行；備用一側(cè)水泵工頻備用并投入連鎖，當(dāng)變頻泵故障或凝結(jié)水供水母管壓力低于保護(hù)定值聯(lián)啟備用泵，定期工作或有設(shè)備間檢修按操作票完成工頻到/變頻間的切換操作（圖1）。

變頻器操作規(guī)程說(shuō)明。運(yùn)行時(shí)以2#凝升泵切換到1#凝升泵為例，當(dāng)#2凝升泵在變頻狀態(tài)下運(yùn)行，廠用電通過(guò)“凝升泵變頻器高壓側(cè)開關(guān)”至主變頻器，再由“#2凝升泵變頻開關(guān)”送到#2凝升泵電機(jī)，這時(shí)另一側(cè)#1凝升泵在備用位置，我們需要把1#凝升泵切為變頻工作時(shí)，要進(jìn)行如下操作：首先解除順控開后工頻啟動(dòng)#1凝升泵，運(yùn)行正常后，投上順控合變頻開關(guān)斷開工頻開關(guān)凝結(jié)水泵由工頻運(yùn)行切換到變頻運(yùn)行。

（1）凝結(jié)水泵、凝升泵在變頻方式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)凝結(jié)水母管壓力低于保護(hù)定值時(shí)備用泵工頻啟動(dòng)，這個(gè)保護(hù)定值隨負(fù)荷變化而變化并從凝結(jié)水變頻控制系統(tǒng)模塊可以看到；（2）凝結(jié)水泵、凝升泵在變頻運(yùn)行同時(shí)變頻器投入自動(dòng)時(shí)，除鹽水調(diào)節(jié)閥自動(dòng)切換到“手動(dòng)控制”，值班員可以根據(jù)機(jī)組出力情況開大或關(guān)，除鹽水調(diào)節(jié)閥。在凝泵、凝升泵有調(diào)節(jié)裕量的情況下應(yīng)盡量開大，除鹽水調(diào)節(jié)閥，以降低泵轉(zhuǎn)速；（3）凝結(jié)水泵在變頻狀態(tài)下，當(dāng)凝泵或凝升泵啟動(dòng)后聯(lián)鎖開啟出口門，凝泵或凝升泵停運(yùn)后連鎖關(guān)閉出口門；（4）當(dāng)變頻運(yùn)行的泵跳閘備用泵工頻泵連鎖啟動(dòng)運(yùn)行.運(yùn)行人員經(jīng)檢查變頻器備用良好，才可以將聯(lián)啟泵切到變頻方式運(yùn)行，除鹽水調(diào)節(jié)閥維持60%開度，這是運(yùn)行人員應(yīng)及時(shí)手動(dòng)調(diào)節(jié)除氧器水位；（5）凝結(jié)水泵、凝升泵在工頻運(yùn)行時(shí)，凝結(jié)水流量應(yīng)大于350t/h凝結(jié)水壓力不得低于2.5MP報(bào)警值。

3 變頻改造性能分析比較

我電廠改造前都采用調(diào)門節(jié)流方式調(diào)節(jié)流量，這種調(diào)節(jié)方式節(jié)流損失大、能耗損失非常大，特別機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)各種損失尤為突出。達(dá)拉特發(fā)電廠屬于調(diào)峰機(jī)組，每天負(fù)荷變化曲線波幅大，特別在晚間22：00點(diǎn)以后機(jī)組負(fù)荷都在200MW以下，廠用電一直非常大。

變頻改造后，水泵的轉(zhuǎn)速隨機(jī)組負(fù)荷變化而變化，機(jī)組額定負(fù)荷水泵也工作在額定區(qū)域內(nèi)，機(jī)組負(fù)荷降低時(shí)水泵轉(zhuǎn)速大幅降低并工作在安全區(qū)域內(nèi)，變頻改造節(jié)約廠用電耗特別明顯。同時(shí)也減少各種機(jī)械損失，也能保證凝結(jié)水壓力維持在0.7～1.2Mpa范圍內(nèi)。滿足發(fā)電機(jī)定子冷卻補(bǔ)水、給水泵密封水、低旁減溫水閥、疏水?dāng)U容器減溫水閥、凝汽器后缸噴水減溫閥等用水壓力。

4 小結(jié)

達(dá)拉特發(fā)電廠凝結(jié)水泵變頻改造采用降低凝結(jié)泵廠用電約40%，變頻器在機(jī)組低負(fù)荷時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定，凝結(jié)泵出口壓力波動(dòng)正常，投用率百分之九十五左右，改造達(dá)到了預(yù)期效果，但也同時(shí)出現(xiàn)了一些問(wèn)題，這些問(wèn)題應(yīng)在以后的設(shè)備優(yōu)化、以及操作優(yōu)化中逐步得到解決。

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