雙速循環水泵變頻改造節能分析

何新宏（江蘇徐礦綜合利用發電有限公司，江蘇徐州221137）

雙速循環水泵變頻改造節能分析

何新宏（江蘇徐礦綜合利用發電有限公司，江蘇徐州221137）

目前我國火力發電廠循環水泵絕大多數采用定速或者雙速電機驅動。這種驅動方式的循環水泵無法實時調節循環水流量，尤其在機組變負荷運行時，無法保證汽輪機始終工作在高效真空節點，造成效率降低，無法滿足火電廠調峰需要。

火力發電廠；循環水過冷卻；極限真空

引言

目前火力發電廠中循環水泵數量多，耗電量大。發電廠輔機的經濟運行，尤其是大功率循環水泵的經濟運行，直接關系到廠用電率的高低，而廠用電率的高低是影響供電煤耗和發電成本的主要因素之一。循環不泵長期連續運行和冬季工況存在循環水過量現象，造成凝結水過冷卻，運行效率降低。大量的能源在終端利用中被白白地浪費掉。因此，對電廠循環水泵進行節能研究有著突出重要的意義。

1 循環水泵變頻改造可行性分析

1.1 設備簡介

江蘇徐礦綜合利用發電有限公司一期2×330MW機組，兩臺汽輪機是上海汽輪機有限公司生產型號為：N330-16.7/538/ 538；型式：亞臨界、單軸、反動式、一次中間再熱，雙缸雙排汽、凝汽式汽輪機；設計背壓：4.9kPa。

每臺機組配備兩臺循環水泵組參數詳見表1。

表1 循環水泵性能參數

1.2 節能潛力分析

汽輪機設計背壓4.9kPa，按標準大氣壓計算，汽輪機極限做功真空數值為-96.4kPa。冬季工況 （11、12、01、02、03五個月）機組正常運行時，即使保持單臺低速循環水泵運行，也會存循環水量過大，使凝汽器真空大于-96.4kPa，進而造成凝結水過冷卻，熱力循環中冷源損失過大。

統計2015～2016冬季徐礦電廠兩臺機組運行時真空接近-96.4kPa的時間段和相關參數值見表2。

表2

通過熱力計算：因循環水冬季溫度低而循環水泵低速無法下調出力，導致機組真空超過極限值，造成凝結水過冷卻這部分熱量被循環水帶走，還需要在下個熱力循環流程中重新吸熱，形成兩次熱量損失。根據機組月平均70%負荷，每天僅在熱力循環中冷端損失標煤量在11～44t不等。[1]

綜上所述：徐礦電廠循環水泵采用變頻調速的方式進行調節，有著進一步節能的潛力。

2 循環水泵變頻改造實施方案

2.1 機務方面

根據汽機循環水泵情況，對#1機組兩臺循環水泵上導瓦進行檢查，對循環水泵出口液控蝶閥進行全面檢查，更換油罐密封件，校驗各信號和動作電磁閥。

2.2 電氣方面

電機為雙速電機，根據季節變化進行高低速調整。本次改造項目中，每臺循環水泵配置一套高壓變頻裝置，利用變頻器來改變電動機的轉速，以此來調節循環水泵的水壓。為了保證系統的可靠性，變頻器加裝自動工頻旁路裝置，變頻器異常時，變頻器停止運行，電機可以直接自動切換到工頻下運行，一次原理接線圖如圖1。

圖1 電氣接線圖

以上進、出線QF1、QF3開關和旁路開關QF2布置在旁路切換柜內，QF1、QF2、QF3開關之間具備相互電氣互鎖及五防設計。QS1、QS2起到變頻器故障檢修時，有明顯的開斷點，確保檢修人員的安全。

2.3 熱控方面

2.3.1 兩臺循泵之間的聯鎖

（1）單臺循泵變頻運行時，變頻器跳閘，聯鎖關閉該循泵出口蝶閥；聯鎖啟動備用循泵工頻運行；

（2）兩臺循泵變頻運行時，一臺循泵跳閘或變頻器跳閘，聯鎖關閉該循泵出口蝶閥；運行循泵出力增加至100%。

2.3.2 變頻器死機的判斷及處理

（1）變頻器死機判斷：變頻器電流變壞點，且循泵電流小于30A；

（2）變頻器死機后聯鎖：工頻聯啟備用泵運行，或變頻運行泵出力增至100%；跳QF開關，聯關循泵出口液控蝶閥。

2.3.3 循泵出口液控蝶閥聯鎖

（1）循泵工頻或變頻跳閘聯鎖關閉循泵出口液控蝶閥。

（2）循泵出口母管壓力低于0.05MPa，聯鎖關閉循泵出口液控蝶閥。

（3）工頻啟動循泵，聯鎖打開循泵出口液控蝶閥（見圖2）。

3 循環水泵變頻改造后試運行

#1機組兩臺循環水泵在變頻控制帶負荷調試發現：

（1）變頻器指令輸出70%，循環水泵轉速345rpm時，循環水回水至冷卻塔各配水管，有水流從填料層落下；

（2）變頻器指令輸出80%，循環水泵轉速400rpm時，A、B循環水泵振動分別達到93um、126um，均超過標準值（85um），確認為共振頻率點；

（3）變頻器指令輸出85%，循環水泵轉速425rpm時，A、B循環水泵振動分別降至62um、83um，均在標準值 （85um）以內，確認85%及以上循環水泵振動良好，電機無漏磁發熱現象，節電效率明顯以85%為例工頻電流96A較改造前低速電流145A節省49A。

4 循環水泵變頻改造后經濟性計算

4.1 冬季熱力系統節能量

#1機組于2016年10月20日啟動以來，根據11月份實際運行參數統計和計算，循環水泵變頻改造后，避免機組真空超過極限值，減小凝結水過冷度，冷端損失大幅度減小，平均每天可節省標煤28.095t。

圖2

以單臺機組為例，冬季工況5個月除去一個月停機時間則。

4.2 電量

以單臺機組為例，改造后環境溫度低于15℃以下，就有節能效果，根據實際運行情況測算每年節電量為562290kWh，節省標煤量為3671.4t。

4.3 冬季總節支

以標煤價700元/t，上網電價0.375元/kWh，每年單臺機組節省費用289萬元。

5 結論

循環水泵變頻改造在各專業人員大量理論數據計算和實際經驗歸納總結的基礎上，擬定項目實施可行性報告，攻克多項技術難題，自主設計循環水泵變頻改造方案和聯鎖邏輯，制定合理調試方案成功避開循環水系統共振頻率和防止產生水錘。經過兩周調試，針對暴露問題及時召開專題會議制定整改措施，最終摸索出一條適宜自身生產工藝要求的改造方案，并成功實施，符合徐礦電廠清潔、高效、環保發電的理念，是修舊利廢的先進典范。

[1]李勤道，劉志真.熱力發電廠熱經濟性計算分析.北京：中國電力出版社.

[2]70LKXA-20.1說明書.長沙水泵廠有限公司.

[3]YLD1800/1400-12/14說明書.湘潭電機股份有限公司.

[4]王廷才.變頻器原理及應用（第2版）.機械工業出版社，2009.

TM621

A

2095-2066（2016）35-0072-02

2016-12-3

何新宏，男，山東棗莊人，高級工程師，1983年畢業于中國礦業大學，采礦專業。