凝结水泵节能分析

凝结水泵节能分析

邰玮刚

大唐国际陡河热电分公司

摘要：随着我国推进经济结构的调整和发展方式的转变，电力体制改革逐步实行竞价上网。这要求电力企业一方面努力降低发电耗能与成本，另一方面加大脱硫、除尘等设备投入，严格降低污染排放。在提高上网电价竞争力的途径中，厂用电的节能见效快，适应当今环境与能源的需求，加强凝结水泵节能优化改造举足轻重。凝结水系统的功能是将凝汽器回收的汽轮机排汽，经凝结水泵加压，再到锅炉继续加热，作为工质循环的一个必要环节，同时在这个过程中也对凝结水进行了加热，回收了汽轮机轴封汽加热凝结水，增加了汽轮机的循环热效率。凝结水泵作为凝结水系统最重要的辅机设备，占机组厂用电率的比率非常大。

        关键词：凝结水泵；节能优化；改造

        引言：

凝结水系统的功能是将凝汽器回收的汽轮机排汽，经凝结水泵加压，再到锅炉继续加热，作为工质循环的一个必要环节，同时在这个过程中也对凝结水进行了加热，回收了汽轮机轴封汽加热凝结水，增加了汽轮机的循环热效率。凝结水泵作为凝结水系统最重要的辅机设备，占机组厂用电率的比率非常大。本文将以节能降耗为基本出发点,通过分析改变凝结水泵启停时机对机组的影响，采用手动开旁路及提早破真空等方法来优化凝结水泵的运行方式，减少凝结水泵运行时间，从而降低凝结水泵的电耗，提高机组运行的经济性[1]。

        1、凝结水泵改造前分析

        某厂2×600MW机组凝结水泵额定容量1618t/h，转速1490RPM，压头367mH2O。凝泵电机为立式6000V电机，额定容量2100KW，额定电流229.06A，额定转速1490转，定速运行，为了适应机组不同负荷下的流量要求，在凝结水泵的出口主管路上装有除氧器水位主、辅调节阀来调节除氧器上水流量，此种调节方式为挡板调节，无法改变驱动泵电机功率，机组负荷360MW——600MW变化时，调节阀阀门开度在40％－80％之间变化，产生较大的节流损失。凝结水泵进行变频改造，对节能降耗，降低厂用电率将有显著的作用[2]。

        2、凝泵改造的效果及应用

        2.1系统控制优化

 原除氧器水位控制系统，采用除氧器水位控制调门控制除氧器水位的同时，增加一路自动控制信号输出控制凝泵变频器，控制除氧器水位稳定在给定值2500mm±200mm。
        在DCS上增加操作面板，当运行人员将凝泵启动且投入变频控制方式，便可以通过DCS操作面板手动调节变频器指令，系统稳定后通过操作面板可以将变频器投入自动运行。
        机组负荷较高时（根据实际情况而定）运行人员将除氧器水位控制调门切至“手动”方式并全开调门，以减少节流损失，由变频器根据自动控制系统的指令自动调节除氧器水位。
        适当调低凝泵备用泵自启动联锁定值。（原凝泵备用泵自启动压力定值为2.0Mpa，如不采用一定的限制则变频器自动运行时易导致备用凝泵自启动）[3]。
        经试验后确定凝泵最低转速限制值和备用泵自启联锁定值，确保凝泵在变频器自动运行时能保证一定的出口压力。
        在较低负荷时如有必要将除氧器水位控制调门投入自动参与调节，确保凝泵有一定的出口压力。
        2.2控制逻辑优化
        （1）在凝泵6KV开关合闸条件中增加变频器刀闸柜位置正确信号（工频位置或变频位置），减少操作人员误操作几率，在6KV开关自动跳闸指令中增加变频器故障信号，以便保护事故不扩大化。
        （2）凝泵电机在变频状态位置，DCS发指令合闸凝泵6KV开关成功（即电机6KV电源已“合闸”信号返回DCS）后，变频器开始自检并在很短的时间内（约0.5秒）发“变频器就绪”（无源开关量）信号给DCS，DCS显示“变频器就绪”后，才允许运操作人员发变频器“启动”（无源开关量信号送变频器）指令，变频器启动运行并发出“变频器运行”（无源开关量）信号给DCS，DCS接收“变频器运行”反馈信号后则允许操作人员手动“增/减”变频器的输入（4～20mA）信号指令来调节电机的转速和电流。当变频启动正常后即可视机组情况投入凝泵自动，控制除氧器水位[4]。
        （3）凝泵变频停止：
        停止凝泵运行时先停止变频器运行（若在投自动时，必须先将自动切为手动，再点击变频器“停止”），在“变频器运行”信号消失后再分开凝泵6KV开关。紧急情况下，可以直接分开6KV开关，在电机6KV电源断开后，变频器即停止工作。
        （4）变频器故障：

运行中变频器故障（即变频器不能正常工作）时：1）变频器发“变频器故障”（无源开关量）信号至DCS报警。2）自动跳开A凝泵6KV开关，联锁启动备用泵。
        （5）变频器报警：
        运行中变频器报警（可能变频器还能正常工作）时变频器送“变频器报警”（无源开关量）信号给DCS，运行人员点击“变频器复归”后，若报警消失表示变频器能继续工作，若报警信号不能消失需通知设备维护人员检查，并做好切换备用泵的准备。

        （6）除氧器水位主、次控制阀自动控制逻辑：
        除氧器水位主次阀全开延时1分钟，联锁主、次阀由自动方式切至手动，阀门保持全开；凝泵转速至最低转速延时1分钟，联锁除氧器主次阀投入自动控制、由主次阀自动控制除氧器水位，切换时自动控制指令跟踪主次阀的阀位。
        （7）变频器自动控制逻辑：除氧器水位主次阀全开延时1分钟，联锁变频器投入自动运行、由变频器控制除氧器水位，切换时自动控制指令跟踪凝泵转速反馈；凝泵转速至最低转速延时1分钟，联锁变频器切至手动、由主次阀自动控制除氧器水位。
        2.3运行方式优化
        正常运行时，A凝泵变频投入，B凝泵工频备用；
        A凝泵变频器故障时，B凝泵运行（工频），A凝泵切换为工频备用。
        凝泵定期倒换工频泵运行时，B凝泵运行，A凝泵6KV开关在合闸位置，变频器带泵备用。
        2.4凝泵自投联锁
        A凝泵变频运行当变频器发出故障信号联跳6KV开关，B凝泵自启动，压力定值为2.0Mpa，其他联锁条件不变（同改造前）。
        当凝泵定期倒换工频泵运行时，A凝泵6KV开关在合闸位置，变频器带泵备用，自投联锁启动变频器。其他联锁条件不变（同改造前）。
        2.5凝泵定期倒换
        两泵不进行轮换，正常情况下A凝泵变频运行，B凝泵备用（工频），B凝泵每月带负荷运行2小时检查是否正常。
       （1）凝结水再循环流量调节阀
凝结水系统设有最小流量再循环系统，自轴封加热器后的凝结水管路接出，经最小流量阀回至凝汽器。凝结水再循环流量调节阀的作用有两个，一是保证在机组启动和低负荷是通过凝结水泵的流量在最小流量以上，防止凝结水泵过热和气蚀；二是保证在机组启动和低负荷时有足够的凝结水通过轴封加热器，保证对轴封漏气的良好冷却，维持轴封加热器汽侧微真空，从而保证轴封系统的正常运行。
        凝结水再循环流量调节阀流量的设定值对凝结水泵的电耗有着重要的影响，通过对不同凝结水再循环流量设定值下，凝结水泵电流的数据采集进行分析.
               在机组投轴封至开机高旁打开前和停机惰走过程中低压汽包补水量和各减温水用户需求量较少，只要在合理范围内（最小流量为120t/h）减小再循环流量控制阀流量设定值，可以降低凝结水泵的电流，从而减少凝结水泵的电耗。
       （2）提早停运凝结水泵
        机组在停役热备用状态时，低压系统已经不需要补水，凝结水的主要用途就是向部分设备提供冷却水，主要包括本体疏水扩容器、疏水箱、后缸喷水和水幕喷水等。此时，由于低
        压系统不需要补水，整个系统所需的凝结水量大幅度减少，此时启动辅助凝结水泵即可满足凝结水流量供应。
        在机组停役过程中，只有在所有主汽门关闭（36r/min以下）、高中低压蒸汽旁路阀自动关闭后，一般选择这个时候撤轴封、停运凝结水泵，启动辅助凝结水泵。从机组熄火（600r/min）到蒸汽旁路关闭需要大约40分钟。由于在燃机熄火后锅炉基本就不需要凝结水的补水，一旦凝结水不需要对锅炉进行补水，就可以用辅助凝结水泵替换凝结水泵运行。因此可以采用机组解列后手动开启高压旁路压力调节阀进行泄压，使熄火后逐步提早手动关掉旁路，并在低真空保护（800r/min以下）闭锁的情况下较早将真空破坏、轴封撤出，提早切换至辅助凝结水泵运行，降低凝结水泵的电耗。
       （3）推迟启动凝结水泵
        一般在机组开机投轴封前，运行人员一般会启动凝结水泵，对辅助蒸汽管道进行暖管疏水，待暖管结束后再向汽轮机提供轴封汽。暖管疏水时间不够会影响机组启动时的振动，所以从启动凝结水泵到轴封汽供入有相当长一段时间，图1为机组一个月内机组启动时暖管疏水时间
3、结束语
   综上所述，此次变频改造取得非常好的节能减排的效果，提高了设备可靠性，减小了电机轴承的磨损，增强了重要辅机的节能利用率。
        参考文献
        [1]陈志秋,傅斌.超临界600MW机组凝泵的变频节能改造[J].电力与能源,2019,37(03):359-362.
        [2]朱双峰,魏成明.火力发电厂凝结水泵节能优化改造分析[J].山东工业技术,2019(02):188-189.
        [3]张海川,曹建锋,汤文军. 岱海电厂2×600MW空冷机组凝结水泵的节能优化改造[A]. 中国电力企业联合会科技开发服务中心、全国发电机组技术协作会.全国600MW级大型汽轮机优化改造经验交流会论文集[C].2013:7.
        [4]余海舟. 600MW机组凝结泵通流部分节能优化与改造[D].华北电力大学（河北）,2019.