凝結水泵變頻改造與應用

韓 耀 王海苗 王曉華

（兗礦國宏化工有限責任公司 山東 鄒城 273500）

1 研發的必要性及意義

我公司熱電車間的發電汽輪機裝有兩臺4N6X-2抽凝式凝結水泵，由于投產時間早，自動化程度較低。凝結水泵是汽水系統中一個重要組成部分，它在凝汽器和除氧器之間，負責把經過汽輪機做功后的蒸汽在凝汽器凝結成的水，經過一系列設備輸送到除氧器。現在所有電廠的凝結水泵都采用工頻泵，汽水系統中有關凝汽器和除氧器的水位調節分別由化學補水調節閥和凝結水泵出口調節閥調節。除氧器和熱水井水位仍要依靠運行人員手動進行調整。

凝結水泵屬中低壓冷水泵，其吸入側為真空狀態。機組設計一臺運行，一臺備用。現有凝泵維護量大，盤根易漏空氣，導致真空低停機，并且以運行6年，效率低，耗電大。

為確保汽水工藝系統安全穩定運行，設計只用一臺變頻器控制一臺泵，而另一臺凝結水泵繼續進行工頻運行，用來防止變頻器故障時備用投入，變頻調速系統的自動調節控制部分采用PLC控制器。

2 研發的主要內容

化學補充水由“除氧器式”改為“凝汽器式”的可行性計算，研究補充水的補入點及補充水量，若補水量過大，將無法將補充水中的含氧量降到要求值以下，造成凝結水含氧量超標，從而腐蝕凝結水管道；上述問題可采用合理的補水方式解決，我們采用霧化狀態補水，擴大淋水面積，預計可得到較好的除氧效果，從凝汽器喉部補水，并使用噴嘴，強化補充水與排汽間的換熱，使補充水易達到飽和，為氣體從水滴中溢出擴散出來，創造了條件，同時，又防止出現補水沿著凝汽器內壁流動的現象。

3 研究達到的目標及主要技術指標

1）總體設計目標

（1）將化學補充水由“除氧器式”改為“凝汽器式”，充分利用凝汽器的結構特性，最大限度地降低凝汽器的真空度。

（2）采用變頻調速裝置來控制凝結水泵(一工頻一變頻)，實現除氧器和熱水井水位的自動控制，使熱水井水位保持在低位運行狀態，并使除氧器保持穩定水位運行，達到高效除氧的目的。

2）主要技術指標

（1）保持凝汽器的真空是電廠節能的重要內容。

據估算，中小型機組真空每提高1%，機組功率可增加1%，煤耗下降1%，若一臺6MW機組，以每年運行7000h計，每年可多發電42萬kW.h，節約標煤210噸。

我們通過取證、分析，確定了水的補入狀態應霧化從喉部補入，最好能形成一個“霧化帶”。這樣可以強化補充水與排汽間的換熱，使補充水易達到飽和，為氣體從水滴中流出擴散出來創造了條件。

（2）采用變頻調速裝置來控制凝結水泵的出水量，從而控制凝汽器熱水井水位在低位運行是本項目的另一個重要內容。

工藝系統中的兩臺凝結水泵的工作方式是一運一備。正常時一般用變額器控制運行泵，為了保證控制對象在正常工作范圍內，控制系統通過PLC進行被調量閉環控制，即由變送器檢測被調量，送入PLC與設定值比較，進行PI調節運算，其輸出控制變頻器的頻率，從而調節水泵轉速，達到保證被調量在正常范圍內變化。

當變頻控制的工作泵發生故障跳閘，或出力不足等故障時，另一臺泵會自動工頻投入運行（與原自投方式一致）。將發生故障的泵處理好后，再按上述方式切換至變頻運行。

4 關鍵技術及創新點

1）關鍵技術

（1）正常運行時凝汽器的排汽壓力與排汽溫度的關系是飽和蒸汽的壓力和溫度的關系，也就是凝汽器的排汽壓力是由相應的飽和蒸汽溫度來決定的，而飽和蒸汽的溫度與內、外界冷卻介質的熱交換程度有關。

根據等效焓降法，將化學補充水由“除氧器式”改為“凝汽器式”，是達到在凝汽器內能良好吸收排汽熱量以改善汽輪機真空的最好方式之一。

（2）采用變頻調速裝置來控制凝結水泵的出水量，從而控制凝汽器熱水井水位在低位運行是本項目的另一個關鍵技術。

2）創新點

（1）利用冷凝器的真空除氧，用除鹽水提高機組的真空，節約燃料。

（2）克服小機組母管制運行的特點，利用PLC、變頻調節實現熱水井、除氧器水位自控，節約電能。

5 實施該項目的可行性及可靠性分析

等效焓降法是近幾年來發展起來的一門熱工理論，電力部推廣的重點節能措施，作為一種新的熱力系統計算分析方法，在熱力系統局部變化定量分析中簡捷、方便、準確。是熱力系統優化、節能改造的理論依據，對挖掘節能潛力，搞好節能技術改造有著重要意義。

根據此一理論，我們對我廠的運行現狀進行了分析，依據分析的結果，認為在凝汽器中增設一套裝置，把化學補充水打入凝汽器中，使排出的乏汽迅速冷卻，從而提高真空和熱電廠和回熱經濟性，同時降低給水的含氧量和排汽溫度。

6 經濟效益分析及產業化方向

除鹽水經冷凝器噴水減溫口噴入冷凝器，經計算排氣溫度降可降3－5度，機組熱效率提高約1%，額定公況下鍋爐煤泥耗量為16930kg/h,年運行小時數按7000小時計算，兩臺機組年節約煤泥量為1185噸，約20萬元。

我公司現有兩臺凝結水泵，電機功率30kW，電流56.9A，流量80m3，水量調節靠給水再循環門控制，凝結水泵實際流量僅70℅，變頻后每臺泵節約9kW/h，兩臺機組年節約電量12.9萬度，約6.5萬元。

采用該項目提高了除氧的連續性，由一級除氧改為兩級除氧，確保給水系統、鍋爐本體特別是省煤器不受氧腐，延長了設備安全使用壽命。