凝結水泵變頻器節能改造分析

李彥猛，肖 雷，何海斌

（浙江浙能蘭溪發電有限責任公司，浙江 蘭溪 321100）

浙能蘭溪電廠目前建有4臺600 MW超臨界機組，每臺機組配備2臺100%容量的定速凝結水泵，正常運行時一臺運行一臺備用，每月進行一次定期切換。除氧器水位由70%額定流量和30%額定流量的兩路調節閥自動控制。為滿足額定負荷時的出力，凝結水泵的容量選型偏大，但是作為調峰機組，經常不在滿負荷運行，低負荷時除氧器水位要靠調節閥進行節流控制，存在壓力損失，凝結水泵偏離經濟區運行，造成額外的廠用電損耗，影響機組的經濟性。

為解決凝結水泵能耗偏高、降低廠用電率，蘭溪電廠決定采用成熟的變頻器調速技術，對凝結水泵進行變頻器節能改造。

1 凝結水泵的變頻改造

凝結水系統的基本流程為：熱井→凝結水泵→精處理設備（旁路）→軸封加熱器（旁路）→除氧器水位調節站→8-7號低加（旁路）→6號低加（旁路）→5號低加（旁路）→除氧器。

改造前凝結水泵在滿負荷時的運行參數如表1所示。

表1 改造前滿負荷時凝結水泵運行參數

在凝結水泵變頻改造前，除氧器水位由調節閥控制。由于凝結水泵的電機容量裕度較大，工頻運行方式下，調節閥開度約為10%～30%，凝結水泵出口母管壓力較大，一般在3.2～3.7 MPa，最高達到3.8 MPa，節流損失較大。

蘭溪電廠從2009年11月開始對1，2，4號機組進行了凝結水泵電機的變頻改造，改造后系統采用一拖二、手動切換帶旁路方案，正常運行時變頻泵運行、工頻泵備用，若變頻泵在運行中故障跳閘，則備用工頻泵自啟。電機接線方式如圖1所示。

圖1 凝結水泵變頻器改造接線方式

2 改造后的安全性分析

通過對變頻改造后的1，2，4號機組和未改造的3號機組進行運行對比分析，在除氧器水位控制、凝結水用戶用水量、單泵運行時間等方面驗證了改造后凝結水泵的安全性和可靠性。

2.1 除氧器水位控制

根據凝結水母管壓力控制模式，變頻自動控制方式分為定壓控制和滑壓控制兩種，并通過選擇按鈕進行切換。已改造的凝結水泵在定壓運行的基礎上進行了安全檢驗和節能優化，全部設定為滑壓運行，這種方式比定壓運行更為節能。

滑壓運行模式時，變頻自動控制的壓力定值是一個隨給水流量變化的折線函數，可以通過設置偏置來修正，并受變頻器最低轉速的限制。凝結水母管壓力由變頻器自動控制，除氧器水位則根據其出口滑壓由30%，70%流量調節閥控制，表2為不同負荷下各臺機組除氧器70%流量調節閥的開度統計。

表2 不同負荷下各臺機組除氧器70%流量調節閥的開度%

從表2可以看出，1，2，4號機組除氧器70%流量調節閥的開度較大，減小了閥門的截流損失。閥門開度在可控制范圍內，不會在變負荷時影響除氧器水位控制。

2.2 凝結水用戶用水量

機組正常運行時，凝結水的連續用戶是軸封減溫水。雖然，凝結水泵變頻改造后的出口母管壓力下降，但仍能滿足軸封減溫水需求，只是相同負荷下軸封減溫水調節閥開度較未改造時有所增大，3號機組軸封減溫水調節閥開度在70%～78%，而1，2，4號機組軸封減溫水調節閥開度在80%～90%。

另外，低旁減溫水、給水泵汽輪機減溫水、凝汽器疏水擴容器減溫水等大用戶一般是在開停機時投用，而此時凝結水泵投定壓運行，出口母管壓力設定為2.6 MPa。在經過幾次開停機檢驗后，認為其可以滿足用戶需求。

2.3 單泵運行可靠性分析

凝結水泵變頻器改造后，由于采用一拖二的模式，變頻器切換時操作復雜，所以采用變頻泵長期運行、工頻泵長期備用、定期試轉的工作模式。雖然變頻凝結水泵工作時間增加，但不影響其正常運行，改造后未發生任何凝結水泵非停故障。即使變頻凝結水泵發生故障，備用工頻凝結水泵也會聯鎖啟動，因此凝結水泵變頻改造不會影響機組的正常運行。

3 改造后的經濟性分析

通過對變頻改造后的凝結水泵與未改造凝結水泵電機電流在相同負荷時的比較（見表3），可以分析出兩者經濟性的差異。

表3 不同負荷下各臺機組凝結水泵電流比較A

由表3可知，在相同負荷下，1，2，4號機組的凝結水泵電機電流較小，節能效果明顯。

在不同負荷下，計算改造前后凝結水泵的功率損耗，從而比較變頻器在不同工況下的節能效果。計算時，電壓取6.1 kV，功率因數改造前為0.87，改造后為0.95，計算結果如表4所示。

表4 不同負荷下的節能比較

由表4可知，改造后在低負荷時凝結水泵的節能效果更為明顯。綜合考慮，根據機組年均負荷率75%計算，取平均負荷為450 MW，按變頻器年運行7 200 h，電價為0.44元/kWh，計算出機組年節約費用分別為：1號機組229萬元、2號機組229萬元、4號機組242萬元。

以上節能效果計算表明，改造后節能效益非常可觀。

4 結論

根據上述對凝結水泵變頻器改造的安全性和經濟性分析，結合一年多的運行實踐，證明凝結水泵變頻改造后能滿足機組正常運行的需要，并取得了良好的經濟效益。

[1]吳小庚，胡昌鎂.660 MW亞臨界機組凝結水泵變頻調速控制系統的改造[J].廣東電力，2009，22（4）∶53-55.

[2]鄭文權，王純科.某發電公司凝結水泵變頻改造方案[J].電力學報，2008，23（4）∶324-327.

[3]周珠峰，林愛榮.1 000 MW機組凝結水泵變頻控制策略的研究與應用[J].浙江電力，2010，29（7）∶33-35.

[4]張寶.凝結水泵變頻改造調試與節能潛力挖掘[J].浙江電力，2008，27（5）∶35-37.