減少開式泵運(yùn)行時(shí)間降低廠用電率

（華能北方上都發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古自治區(qū) 正藍(lán)旗 027200）

一、選題理由

1.開式泵長期在工頻模式下運(yùn)行，造成電機(jī)在額定電流下工作，既浪費(fèi)電能及增加廠用電，又影響電機(jī)壽命。

2.開式泵工頻運(yùn)行，造成開式水量相對過大，開式水用戶經(jīng)常調(diào)門開度很小，節(jié)流損失較大。

二、現(xiàn)狀調(diào)查

（一）我們調(diào)查2018 年#4 機(jī)開式泵全年運(yùn)行的本地汽溫和開式水溫并將數(shù)據(jù)匯總、分析：

優(yōu)化前：開式水系統(tǒng)來水自輔機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)，輔機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)每臺(tái)機(jī)配有一臺(tái)輔機(jī)泵運(yùn)行，一臺(tái)輔機(jī)泵備用，出口壓力達(dá)到0.28MPa，至開式泵入口壓力為0.24MPa，機(jī)力通風(fēng)塔風(fēng)機(jī)通過高、低速切換來冷卻循環(huán)水。輔機(jī)水來水通過開式泵可升壓至0.38MPa 左右，完全滿足開式水用戶、水環(huán)真空泵、主機(jī)潤滑油冷卻器需求。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，夏季高溫時(shí)期，通過機(jī)力通風(fēng)塔風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行，開式水溫度可控制在26 攝氏度，閉式水溫最高升至34 攝氏度，溫度完全滿足閉式水用戶。

由于上都電廠所在正藍(lán)旗地區(qū)冬季氣溫較低，且時(shí)間較長，最低環(huán)境溫度達(dá)到-35 攝氏度，導(dǎo)致循環(huán)水溫度很低，開式水溫度最低達(dá)到6 攝氏度，停運(yùn)機(jī)力通風(fēng)塔風(fēng)機(jī)時(shí)，開式水溫12 攝氏度，此時(shí)開式水用戶用水量下降較多，輔機(jī)循環(huán)水泵工頻長期運(yùn)行，來水壓力為0.24MPa-0.25MPa，可以滿足開式水用戶用水量。冬季氣溫最低時(shí)，三臺(tái)機(jī)力通風(fēng)塔風(fēng)機(jī)可停止運(yùn)行。

（二）2018 年#4 機(jī)開式泵全年啟停情況和運(yùn)行電流參數(shù)匯總、分析：

2018 年#4 機(jī)除了機(jī)組調(diào)停和大小修之外，開式水系統(tǒng)基本連續(xù)運(yùn)行，這樣一來開式泵保持長周期工頻運(yùn)行可見電耗之大，明顯影響機(jī)組廠用電率，同時(shí)又降低該泵使用壽命。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)、計(jì)算#4機(jī)組的開式泵當(dāng)年的9個(gè)月電耗：

公式：W=UIt

W：電量單位（MWh）

U：電壓單位（V）

I：電流單位（A）

t：時(shí)間單位（t）

W=UIt=75×3000×（270×24）=1458MW

三、目標(biāo)確立

開式水所帶用戶既包括開式水直接用戶，也包括閉式水熱交換器，所以開式水供水量，應(yīng)根據(jù)開式水和閉式水用戶所需冷卻水是否能夠滿足來確定。

根據(jù)規(guī)程所列開、閉式水各用戶冷卻水溫度可知，開式水運(yùn)行需滿足閉式水溫為24-35℃，因此開式泵運(yùn)行方式應(yīng)根據(jù)閉式水系統(tǒng)回水溫度確定。

開式泵改造前的狀況可以總結(jié)為，長期工作在工頻模式下，提供的開式水量過大，用戶消耗不了，造成電能浪費(fèi)。合理調(diào)整開式泵的運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)開式泵既安全又節(jié)能的運(yùn)行。首先，我們要探討一下停開式泵節(jié)能是否可行。

（一）理論依據(jù)

我們需要引入幾個(gè)定律

1.流量比例定律：水泵的流量與轉(zhuǎn)速成正比

Q1/Q2=n1/n2

2.揚(yáng)程比例定律：水泵的揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比

H1/H2=(n1/n2)

3.軸功率比例定律：水泵的輸出功率與轉(zhuǎn)速的3 次方成正比

（二）依據(jù)規(guī)程設(shè)備參數(shù)：

根據(jù)軸功率比例定律

P2/P1=(268.4/400)=0.671

上表各項(xiàng)參數(shù)對比，停運(yùn)開式泵滿足開式水各用戶用水壓力，同時(shí)，在此假設(shè)條件下停泵運(yùn)行耗能會(huì)降低，且安全。

四、原因分析

針對#4 機(jī)開式泵運(yùn)行進(jìn)行多方面分析，工頻運(yùn)行確實(shí)安全、可靠，保證供水量，長周期一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。但這種運(yùn)行方式存在以下不足：

（一）電機(jī)壽命降低，夏季高溫時(shí)節(jié)，電機(jī)繞組溫度偏高。

（二）電機(jī)長時(shí)間運(yùn)行，線圈損耗嚴(yán)重。

（三）低溫環(huán)境下，開式水用戶用水量低，易造成節(jié)流損失，同時(shí)對調(diào)節(jié)閥門沖刷嚴(yán)重，影響調(diào)門使用壽命。

（四）由于高壓設(shè)備，設(shè)備用電量偏大，對廠用電率明顯有影響，造成廠用電率升高。

五、要因確認(rèn)

工頻運(yùn)行方式的優(yōu)點(diǎn)是開式循環(huán)冷卻水水量大，開式水可靠性較高。但是缺點(diǎn)也十分明顯：

（一）開式泵轉(zhuǎn)速不能調(diào)節(jié)，無法根據(jù)用戶需要調(diào)整開式水量，運(yùn)行方式不靈活。

（二）開式泵長期在工頻模式下運(yùn)行，造成電機(jī)在額定電流下工作，既浪費(fèi)電能，又影響電機(jī)壽命。

（三）開式泵工頻運(yùn)行，造成開式水量相對過大，開式水用戶經(jīng)常調(diào)門開度很小，節(jié)流損失較大。

所以，經(jīng)過上述分析，采用停運(yùn)開式泵運(yùn)行方式還是可行。

六、制定對策

根據(jù)本次現(xiàn)狀調(diào)查及目標(biāo)分析，對本次課題的“減少開始泵運(yùn)行時(shí)間，降低廠用電率”制定如下對策。

（一）抽調(diào)2018 年開式泵運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)。

（二）計(jì)劃選取1-4 月份、10-12 月份的開式泵停運(yùn)后輔機(jī)水系統(tǒng)、開式水系統(tǒng)、閉式水系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

（三）小組成員跟蹤每月環(huán)境溫度對應(yīng)下的輔機(jī)水溫和開式水溫度。

（四）同時(shí)記錄停泵后，開式水用戶溫度變化幅度。

（五）針對停泵后的運(yùn)行工況，制定因開式水溫度、用戶溫度高、開式水壓力低的安全措施。

（六）針對停泵后的開式泵出口門開關(guān)邏輯進(jìn)行修改，保持出口門全開。

七、對策實(shí)施

從2019 年1 月份開始，執(zhí)行該課題對策，通過人員實(shí)施跟蹤每天氣溫變化和對比上一年的氣溫、開式水溫情況，完全可以實(shí)現(xiàn)開式水系統(tǒng)停開式泵可以安全運(yùn)行。進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，1-4月份、10-12月份開式水系統(tǒng)保持停泵運(yùn)行方式。與預(yù)期相符，各項(xiàng)參數(shù)負(fù)荷規(guī)程規(guī)定參數(shù)。

根據(jù)規(guī)程所列開、閉式水各用戶冷卻水溫度可知，開式水運(yùn)行需滿足閉式水溫為24-35 度，因此開式泵運(yùn)行方式應(yīng)根據(jù)閉式水系統(tǒng)回水溫度確定。

a、當(dāng)開式水用戶溫度調(diào)節(jié)閥關(guān)閉50%或全關(guān)，且開式水溫在20 度以下且閉式水低于24 度時(shí)，停止開式泵。

b、當(dāng)開式水溫度超過20 度，或閉式水溫度24 度時(shí)，開式水用戶溫度調(diào)節(jié)閥全開時(shí)，恢復(fù)開式泵運(yùn)行。

c、提前控制輔機(jī)水溫度，按輔機(jī)水實(shí)際溫度及時(shí)啟停機(jī)力通風(fēng)塔風(fēng)機(jī)，保持開式水溫度滿足可以停泵需求。

d、當(dāng)停運(yùn)開式泵時(shí)，應(yīng)對兩臺(tái)開式泵出口邏輯進(jìn)行更改，停運(yùn)期間出口門全開。

e、監(jiān)視輔機(jī)水供水壓力、開式泵出口壓力，滿足開式泵出口壓低不低于0.2MPa。

八、效果檢查

下圖為開式泵投運(yùn)與停運(yùn)在2018年和2019年典型月份的對比。可以看出，春季和秋季、冬季，既開式水需求量在較低水平，開式水系統(tǒng)改為停開式泵運(yùn)行方式可節(jié)約可觀的電能，能耗為零，每天都可降低大量電耗。

九、經(jīng)濟(jì)效益

靈活調(diào)整開式泵運(yùn)行方式，可以節(jié)約大量的電能，根據(jù)抽樣統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，全年按此方式運(yùn)行，單臺(tái)機(jī)組可以節(jié)省電量981.68MW，節(jié)省資金：312174.24元，按照這此數(shù)據(jù)全廠6 臺(tái)機(jī)組共計(jì)可節(jié)省1873045.44 元。

十、鞏固措施

為了開式水系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，小組所有成員經(jīng)過各方面考慮，總結(jié)一下措施進(jìn)行鞏固

（一）為了同流效果更好，減少節(jié)流損失及提高開式水壓力，達(dá)到更好的冷卻效果，對開式泵組進(jìn)行加裝旁路系統(tǒng)。

（二）優(yōu)化開式泵停運(yùn)狀態(tài)時(shí)的啟動(dòng)邏輯，開啟出口門，保證發(fā)生異常可以及時(shí)啟動(dòng)。

（三）定期對開式泵入口濾網(wǎng)進(jìn)行沖洗，保證最小開式水壓力。

十一、總結(jié)及下一步打算

通過以上分析對比可以得出，開式泵的優(yōu)化運(yùn)行需要根據(jù)開式水用戶需求和開式水溫度靈活地調(diào)整運(yùn)行方式。所以，春秋冬季減少開式泵運(yùn)行小時(shí)是最佳的節(jié)能方式。我公司所處的張家口地區(qū)冬季較長，當(dāng)氣溫下降后根據(jù)邊界條件及時(shí)調(diào)整開式泵運(yùn)行方式，倒為旁路運(yùn)行，可以降低設(shè)備損耗，提高冷卻質(zhì)量。但無論何種運(yùn)行方式，開式泵的節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行必須要以安全為前提，在投旁路和直接經(jīng)過開式泵運(yùn)行方式下，更要加強(qiáng)開、閉式水用戶的溫度，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)根據(jù)需要及時(shí)調(diào)整，優(yōu)先保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)語：

在此基礎(chǔ)上，針對5-9 月份期間開式水冷卻用戶用水量大的時(shí)候，進(jìn)一步研究是否可以再降低開式泵出力，根據(jù)具體情況，滿足用戶冷卻條件，進(jìn)行水量可調(diào)式的調(diào)整方式。針對這一情況，小組成員研究結(jié)論：將一臺(tái)開式泵改成變頻模式，一臺(tái)工頻備用，這樣一來，在原有的基礎(chǔ)上，全年電量可以進(jìn)一步降低，達(dá)到最佳節(jié)能效果。