600MW亞臨界供熱機組凝結水泵變頻改造

摘 要：隨著電力體制改革的縱深發展，由廠網分開逐漸過渡到競價上網，并面臨著眾多大機組大電廠的新建、擴建，降低發電成本已成為所有發電企業的當務之急。為適應現實狀況，在電力市場占有一席之地，相應國家節能降耗的口號，降低電廠廠用電率，華電蒙能包頭發電分公司（以下簡稱華電包頭公司）對凝結水泵電機進行了變頻改造，在保證現場凝結水系統可靠運行的基礎上，采用“一拖二”方式進行改造，降低改造費用。同時，對改造過程中熱工控制邏輯從安全和技術上進行了可靠的設計。

關鍵詞：凝結水泵；變頻；熱工控制

一、凝結水泵變頻改造熱工控制的可行性

（一）凝結水系統運行現狀。華電包頭電廠凝結水泵變頻

（以下簡稱凝結水泵變頻）改造前凝結水系統運行情況是一臺機組配置兩臺凝結水泵，正常情況下，一臺凝結水泵運行，一臺備用。通過除氧器水位調節閥調節除氧器水位。這樣，不論在何種運行工況下，凝結水泵轉速基本維持不變，出口流量只能由除氧器水位調節閥調節。除氧器水位調節閥為電動執行機構，動作頻繁，易出現故障，降低了系統運行可靠性；凝結水母管壓力高須提高管道系統的耐壓性能，加大了系統泄漏的可能，增加了相關設備的維護費用。總之，凝結水泵出口壓力高、除氧器水位調節閥節流損失大，使得凝結水系統效率降低、維護費用提高，最終導致能源浪費，發電成本提高。正常情況下除氧器工作壓力是0.5MPa～0.8MPa，消除除氧器至凝結水泵的靜壓差及管道損失總壓降約為0.4Mpa，凝結水母管壓力在0.9MPa～

1.2MPa左右即可滿足要求。但是機組正常運行起來壓力在

3MPa～4MPa，除氧器水位調節閥造成的節流損失相當大。 由上可見華電發電廠DCS控制系統完全滿足凝結水泵變頻改造的要求。

（二）控制方式。華電包頭發電廠凝結水泵變頻改造前，由于凝結水泵只能運行在一定轉速范圍內，在低負荷時變頻泵已處于最低限制轉速運行，調節性能變差，如沒有除氧器水位調門的協助將不能維持除氧器水位。所以只考慮凝結水泵變頻調節三沖量自動。根據目前華豫華電包頭發電廠負荷分布情況看，發電負荷通常在300MW以上，符合變頻泵調節要求。在啟、停機或異常運行工況時可利用除氧器水位調門協助控制除氧器水位，完全可以維持除氧器水位在正常范圍內。因此，華電包頭發電廠具備實現凝結水泵改變頻調節控制功能的條件。

二、凝結水泵變頻改造熱控設計方案說明

（一）熱工輸入輸出信號及控制的確定。變頻器與DCS的接口。有DO點、DI點、AI點、AO點這些點對于DCS系統留有備用的通道，并且符合DCS接受點的要求。

（二）熱工聯鎖保護說明。（1）凝結水泵在工頻運行時，凝結水壓力低聯鎖備用泵的保護定值不變仍為2.5MPa；（2）凝結水泵在變頻運行時，壓力低聯鎖備用泵的保護定值0.6MPa～2.5MPa（隨除氧器的壓力變化而變化），并且在凝結水泵變頻畫面中始終跟蹤顯示壓力低聯鎖保護的定值；（3）在凝結水泵變頻器投入“自動控制”時，除氧器水位調節閥自動切換到“手動控制”，運行人員根據負荷情況開大或關小除氧器水位調節閥。為獲得最大節能效果，在凝泵轉速具備一定調節裕量的前提下應盡量開大除氧器水位調節閥，以降低凝泵轉速，具體情況要根據在相應負荷下，進行除氧器水位調節閥開度動態試驗后獲得；（4）凝結水泵在變頻狀態下，當變頻器啟動后聯動開啟出口電動門，變頻器停運或故障跳閘時聯動關閉出口電動門；

（三）改造后的運行操作要求。（1）若凝結水泵變頻停運時凝結水泵轉速未降至20rpm以下即斷開凝結水泵變頻器1ANB或

1BNB開關，將發出凝結水泵變頻器嚴重故障報警，聯鎖斷開變頻器1ABNB開關。（2）OIS設定變頻泵轉速范圍為60～

100%，對應頻率30～50Hz，對應變頻泵轉速約900～1500rpm。

（3）變頻器啟動后變頻泵直接進入變頻器設定最低頻率20Hz

運行，對應變頻泵轉速約600rpm，由此向上升速至DCS設定最低頻率30Hz，對應變頻泵轉速約900rpm。（4）當變頻控制的工作泵發生故障跳閘，或出力不足等故障時，另一臺泵會自動投入工頻運行。應將發生故障的泵處理好后，再切至變頻運行。在此之前原備用泵只能工頻運行，不能調速。（5）變頻器由6KV

IA段供電，當變頻器帶B凝結水泵運行時，如果發生6KV IA段電源失電，此時A凝結水泵因母線失電不會自啟，運行人員應立即手動啟B凝結水泵工頻運行，并關小除氧器上水調門。（6）當變頻器故障，短時間不能恢復運行時，可以斷開變頻器

1ABNB、1ANB、1BNB開關，恢復到改造前的狀態，同時變頻器可以退出維修。

總結：華電包頭發電廠凝結水泵變頻改造采用“一拖二”配置，比“一拖一”配置降低了初期投資成本約50%，變頻器的利用率也得到了提高。預計其投資將在投運后一年收回。通過整個改造工程的實施，節約了投資建設費用，降低了相關設備的維護費用，大大減少了凝結水泵電機的電能損耗，在各方面均達到了節能目標。

參考文獻：

[1] 《火力發電廠熱工控制系統設計技術規定》 DL/T5175-2003