聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組真空泵節(jié)能改造及邏輯優(yōu)化

陳鴻燊

（福建晉江天然氣發(fā)電有限公司，福建晉江 362251）

1 設(shè)備現(xiàn)狀及運(yùn)行概況

目前某公司每臺(tái)S109FA燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組配置2臺(tái)佶締納士公司生產(chǎn)的雙級(jí)水環(huán)式真空泵，真空泵型號(hào)為T(mén)C-11，抽空氣流量31.62 kg/h，吸氣壓力3.386 kPa，出口壓力3000 kPa，轉(zhuǎn)速490 r/min，輸出功率110 kW，密封水為凝結(jié)水。真空泵還配置有2個(gè)列管式換熱器，換熱面積12 m2，管程用海水、殼程用凝結(jié)水作為工作介質(zhì)。

現(xiàn)有真空泵組機(jī)組啟動(dòng)階段要求在30 min內(nèi)必須達(dá)到要求真空值，所以在啟機(jī)階段2臺(tái)真空泵均投入運(yùn)行。機(jī)組真空值達(dá)標(biāo)且機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)時(shí)，保持1臺(tái)真空泵運(yùn)行，維持真空。

2 真空泵組節(jié)能改造技術(shù)及內(nèi)容

（1）在原有真空泵組真空系統(tǒng)中以并聯(lián)方式增1套三葉氣冷羅茨真空泵，外形尺寸約，占地面積約4 m3，布置在汽機(jī)廠房零米層原水環(huán)真空泵旁。

（2）發(fā)電機(jī)組運(yùn)行正常、真空穩(wěn)定情況下，將三葉氣冷羅茨真空泵投入運(yùn)行、用以維持真空，原有抽真空設(shè)備停機(jī)并做備用。

（3）當(dāng)機(jī)組真空系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重泄漏三葉氣冷羅茨真空泵不能維持凝汽器真空時(shí)（或者三葉氣冷羅茨真空泵）將原有抽真空設(shè)備其中1臺(tái)或2臺(tái)投入運(yùn)行以滿足真空要求。

圖1 原真空泵組連鎖邏輯示意

（4）改造后機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)主要以三葉氣冷羅茨真空機(jī)組維持真空，均為“一運(yùn)二備”運(yùn)行方式，設(shè)備之間有可靠的聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，改造后機(jī)組真空系統(tǒng)的安全性不會(huì)降低。

3 真空泵組節(jié)能改造經(jīng)濟(jì)性分析

經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，原水環(huán)真空泵單泵運(yùn)行時(shí)平均電流約200 A，運(yùn)用三葉氣冷羅茨真空機(jī)組（選型基本參數(shù)：凝汽器抽真空室容積830 m3，真空嚴(yán)密性200 Pa/min），單套設(shè)備平均運(yùn)行電流約為30 A。考慮到燃?xì)鈾C(jī)組目前的實(shí)際情況及遠(yuǎn)景規(guī)劃，年運(yùn)行時(shí)間按2000 h計(jì)算，改造后可節(jié)省電量保守有，與原泵運(yùn)行工況相比節(jié)電率為80%，節(jié)能效果顯著。按0.54元人民幣上網(wǎng)電價(jià)計(jì)算，年增加經(jīng)濟(jì)效益190 4000.54≈10.2萬(wàn)元人民幣，并且機(jī)組年運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)取得的經(jīng)濟(jì)效益越大。同時(shí)，由于原水環(huán)真空泵的固有特性決定了其高維護(hù)成本，改造后原水環(huán)真空泵在穩(wěn)定運(yùn)行階段均作為備用泵，可大幅降低其運(yùn)維成本，間接取得一定經(jīng)濟(jì)效益。

4 真空泵組節(jié)能改造可靠性分析

（1）三葉氣冷羅茨真空泵組設(shè)備是由三葉氣冷羅茨真空泵與小型水環(huán)真空泵串聯(lián)而成的真空泵組，可以承受高壓差、高壓縮比的可在較寬壓力范圍內(nèi)運(yùn)行，應(yīng)用該泵組后相當(dāng)于提高了水環(huán)真空泵的入口壓力，有利于機(jī)組運(yùn)行安全。

（2）夏季高溫時(shí)，原水環(huán)真空泵性能、出力急劇下降，導(dǎo)致凝汽器真空下降，造成機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性變差，改造后的三葉氣冷羅茨真空泵組抽氣效率相比于水環(huán)泵效果明顯提高，真空也更加穩(wěn)定，在夏季高溫惡劣工況時(shí)性能優(yōu)于原泵組。

（3）改造后機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)主要以三葉氣冷羅茨真空機(jī)組維持真空，為“一運(yùn)二備”運(yùn)行方式，設(shè)備之間有可靠的聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，且新泵組以并聯(lián)方式加入，改造后機(jī)組真空系統(tǒng)的安全性不會(huì)降低。

（4）原真空泵組的設(shè)計(jì)主要用于汽輪機(jī)啟動(dòng)初期的快速建立真空，要求在30 min內(nèi)達(dá)到機(jī)組啟動(dòng)要求，但實(shí)際正常運(yùn)行中，大水環(huán)真空泵的抽氣量遠(yuǎn)大于凝汽器真空所需抽氣量。因此，在正常運(yùn)行的維持真空階段，通過(guò)以小代大的方式，可以在達(dá)到節(jié)能目的的同時(shí)滿足機(jī)組運(yùn)行需要。

5 真空泵節(jié)能改造邏輯設(shè)計(jì)探討

原真空泵組主要邏輯分析：真空泵B運(yùn)行中跳閘，邏輯自動(dòng)聯(lián)啟真空泵A；真空泵B在運(yùn)行狀態(tài)且凝汽器真空低于設(shè)定值時(shí)，邏輯自動(dòng)聯(lián)啟真空泵（圖1）。

改造后真空泵組主要邏輯分析說(shuō)明如下：

（1）改造后在DCS真空泵組畫(huà)面顯示三葉氣冷羅茨真空泵組（C泵）運(yùn)行狀態(tài)，添加三葉氣冷羅茨真空泵組操作面板。

（2）機(jī)組啟動(dòng)階段仍投入原有真空泵組A泵、B泵同時(shí)運(yùn)行，以迅速建立真空環(huán)境，滿足工況要求。

（3）機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定、真空維持平穩(wěn)時(shí)，由運(yùn)行人員手動(dòng)投入C泵，待C泵運(yùn)行正常后停運(yùn)原有真空泵組，并將原有真空A泵、真空B泵投入備用狀態(tài)。

（4）當(dāng)C泵檢修或故障時(shí)仍以原有真空泵組運(yùn)行，原泵組邏輯聯(lián)鎖及定值并未變動(dòng)、可靠性不變。

（6）當(dāng)機(jī)組以C泵為主運(yùn)時(shí)原泵組A泵、B泵均為備用泵，即當(dāng)轉(zhuǎn)速且A、B、C泵均不在合閘位置時(shí)優(yōu)先自動(dòng)聯(lián)啟A泵，10 s內(nèi)A泵未合閘則自動(dòng)聯(lián)啟B泵。

（7）機(jī)組以小泵為主運(yùn)時(shí)原泵組A泵、B泵均為備用泵，當(dāng)無(wú)法維持真空，凝汽器壓力>10 kPa時(shí)優(yōu)先自動(dòng)聯(lián)啟A泵，10 s內(nèi)凝汽器壓力仍大于10 kPa則自動(dòng)聯(lián)啟B泵。

（8）凝汽器真空C氣水分離器液位低自動(dòng)開(kāi)補(bǔ)水電磁閥，液位低信號(hào)復(fù)位自動(dòng)關(guān)補(bǔ)水電磁閥；C泵入口閥前差壓高且C泵合閘自動(dòng)開(kāi)入口氣動(dòng)門(mén)，C泵分閘自動(dòng)關(guān)入口氣動(dòng)門(mén)（圖2）。

圖2 改造后真空泵組連鎖邏輯示意