1000MW機組除氧器水位控制優化

孫磊

摘?要：1000MW機組凝結水系統變頻改造后節能效果明顯，但從近幾年運行情況看，仍然在機組節能和水位調節上有優化的空間和必要性。通過對除氧器水位控制的再優化，解決了機組低負荷時變頻自動頻繁解除、除氧器水位調節特性差等問題，同時機組能耗得到進一步降低。

關鍵詞：1000MW機組;凝結水;系統優化

一、課題背景

1000MW機組經過A、C凝泵改變頻改造，正常運行保持A、C兩臺凝泵變頻方式運行，同時除氧器上水調閥投入自動控制。在汽泵密封水回水溫度和汽泵振動允許的情況下，盡量降低凝結水母管壓力。機組負荷變化時通過調整凝泵變頻器出力和除氧器上水調閥開度，保持除氧器水位穩定。系統改造后，系統的節能效果明顯，但存在調閥節流、凝結水泵和除氧器上水調閥的協調性差、機組低負荷時除氧器水位波動大、凝結水泵變頻頻繁解除自動等，增加了運行人員的工作量，降低了機組的可靠性。

經對深入調查研究發現存在以下問題：

（1）凝結水系統節能潛力未完全發揮，除氧器上水調閥存在節流損失。機組負荷大于550MW時除氧器上水調閥開度被鎖定在80%開度，因調閥未全開存在一定的節流。負荷越高調閥前后壓差越大，損失也相應增大。在機組負荷低于550MW時，凝結水泵變頻降至最低60%指令，造成除氧器上水調閥節流損失增大。

（2）低負荷時凝結水泵變頻器頻繁解除自動控制。機組負荷降至550MW以下時，由于凝結水母管壓力降低，凝結水精處理入口壓力會接近該負荷變頻自動解除定值（除氧器壓力+0.6MPa），壓力波動易造成凝泵變頻主控自動頻繁切除。另一方面由于熱工無指令下限控制，造成自動控制轉速指令與轉速位返偏差大，當偏差大于20%時自動解除，如發現不及時可能造成除氧器水位異常。

（3）低負荷時凝結水系統調節特性差，除氧器水位波動大。機組在500MW負荷左右時，水位調節特性差、除氧器水位波動大。甚至會出現除氧器水位和除氧器上水調閥開度調節都呈擴散趨勢，機組參數大幅波動。需要人工及時進行干預調節，增加了勞動量同時降低系統的可靠性。

二、原因分析

（1）造成除氧器上水調閥開度無法全開的主要原因是除氧器上水調閥存在閉鎖邏輯。除氧器上水調門、凝泵變頻主控均投入自動時，除氧器水位調節：①除氧器上水調門開度指令<80%時，由上水調門調節水位，并閉鎖凝泵變頻主控輸出。②除氧器上水調門開度指令>80%且A或C凝泵速度設定>602%時，由變頻主控調節水位，并閉鎖上水調門指令輸出。③A或C凝泵變頻手動方式切除除氧器上水調門80%閉鎖。

（2）低負荷時凝結水泵變頻器已降低至最低設定轉速。為保證凝結水泵的安全，為避免凝結水泵在低轉速下的振動問題將凝泵變頻器最低指令設定為60%。凝泵只能在最低轉速以上運行，限制了變頻器工作范圍。

（3）熱工聯鎖和邏輯設計不合理造成低負荷時凝結水泵變頻器頻繁解除自動控制。凝泵相關熱工聯鎖定值設計不合理：原聯鎖定值為①凝結水精處理入口壓力低于除氧器壓力+05MPa，聯啟備用凝泵。②凝結水精處理入口壓力低于除氧器壓力+0.6MPa，凝泵變頻切除自動。當凝結水精處理與除氧器壓力仍然有較大壓差時變頻易解除，嚴重威脅機組安全。

邏輯設計不合理：凝結水泵轉速指令和轉速反饋偏差大于20%時將造成自動解除。當機組負荷接近500MW運行時，由于凝結水泵變頻器電氣設置值為60%，當轉速指令降低至60%以下時凝泵轉速不再進一步降低，當轉速指令和轉速反饋偏差大直接造成自動解除。

（4）機組負荷接近500MW時，除氧器上水調閥前后壓差小，除氧器水位調閥調節特性變差。低負荷時除氧器水位由變頻器和調閥共同調節，變為上水調閥單獨調節，凝結水泵變頻調節的優點無法體現，除氧器水位水位調節特性變差。

三、方案實施

（1）為減少除氧器上水調閥節流損失，將除氧器上水調門開度上限由原來的80%修改為90%。修改后每臺機每小時節電82.5kWh。

（2）將A、C凝結水泵變頻器最低頻率由30Hz修改為25Hz，擴大凝結水泵變頻調節范圍。經帶負荷試轉，設備振動、軸承溫度正常，運行狀況滿足運行要求。

（3）對凝結水系統聯鎖定值、凝結水泵自動轉速控制指令下限值進行重新設置，避免自動調節頻繁解除。

根據除氧器相對凝結水母管高度差35米，相應靜壓差04MPa左右，對自動調節回路修改如下：①將凝泵變頻自動解除條件中，凝泵出口壓力低于除氧器壓力加0.6MPa條件，修改為凝泵出口壓力低于除氧器壓力加0.5MPa條件。②將凝泵聯泵條件中，凝泵出口壓力低于除氧器壓力加0.5MPa條件，修改為除氧器壓力加0.45MPa條件。修改后，除非特殊事故情況基本不存在原來的低負荷會自動解除凝泵變頻問題。

增加凝結水泵自動轉速控制指令下限值50%，保持與電氣閉鎖一致，從而避免造成自動控制轉速指令與轉速位返偏差大自動解除的問題。

（4）除氧器水位調門開度保持條件改為A、C凝泵速度設定大于65%。可以改善低負荷下除氧器上水調閥前后壓差小、水位調閥調節特性差。保證除氧器上水調閥可以及早的在低負荷參與調節，避免因上水調閥前后壓力差太小造成特性變差。邏輯完善后機組500MW負荷時，每臺機每小時節電77.5kWh。

（5）除氧器水位調節參數進行優化，凝泵變頻自動調節低限，避免低負荷變頻器無法調節。除氧器水位調節參數進行優化，經試驗機組負荷500MW時，變頻低限至55%完全滿足要求，修改完成后機組在正常負荷范圍內（500MW-1000MW）水位調節穩定。

四、優化效果

（一）經濟效益

方案實施后，正常負荷范圍內除氧器上水調閥開度由80%及以下提高到了90%以上，同時增加了變頻器的調節范圍，減少了調閥的節流損失，明顯減低機組廠用電率。機組500MW負荷時每臺機每小時節電77.5kWh;機組負荷1000MW時每臺機每小時節電82.5kWh。綜合來看，機組正常運行每臺機每小時節電能夠達到80kWh以上。據此測算兩臺機全年共節約廠用電140萬kWh。

（二）其他效益

在正常負荷范圍內，可以保證低負荷凝泵變頻和除氧器上水調閥協調參與調節。低負荷段除氧器水位調節正常，提高凝結水系統穩定性。最大限度挖局變頻器節能潛力，節約廠用電，提高經濟效益。減少了人員工作強度、增強系統可靠性。

參考文獻：

[1]QZD 1004-2017《1000MW機組集控運行規程》.