基于变频调速的135MW超高压机组凝结水系统优化

阿不都拉·阿不都热合曼　张志斌

摘 要：节能降耗，降低发电成本，争取电力市场，是我公司"求生存，促发展"的立足之本。要实现这一目标，降低厂用电率，优化系统运行方式，减少系统中各种损失是重要一环。凝结水系统涉及范围广，包含设备多，对凝结水系统优化运行有很大的节能空间，这里将对我厂凝结水系统的运行中的弊端和优化改造后的情况进行介绍。

关键词：凝结水泵；变频器；除氧器；水位调节

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.001

1 简介

本文对变频调速的135MW超高压机组凝结水系统优化的研究，主要以新疆华电吐鲁番有限责任公司装机容量为2×135MW燃煤机组为例，该燃煤机组采用了SG-420/13.7-M778超高压中间再热自然循环锅炉设备为主。设备构成情况如下：凝结水系统设两台100%容量的工频凝结泵、四台低压加热器、一台轴封加热器、一台除氧器。其中，轴封加热器额定流量为25%的凝结水再循环管至凝汽器。

2 现运行方式与问题

（1）机组正常运行时凝结水系统采用凝结水电动调节阀对除氧器水位进行调节；

（2）凝结水系统需要两台凝泵进行切换工作，需要进行运行结构转换时，应先关闭凝结泵出口手动门，之后开启备用凝结泵后缓慢打开备用凝结泵出口手动门，在开出口手动门时因手动门前后压差过大，会遇到出口手动门打不开的情况，此时因用力过大造成出口手动门损坏。

（3）因凝结泵工频运行，在机组开停机过程或低负荷运行时，节流损失增大，凝结泵耗电率增加。

3 变频改造后节能分析

3.1 节能计算原理

变频改造后，节能计算需要根据负荷情况进行，一般来说，通常以年运行时间为节能计算标准。其中，设置符合高、中、低三种情况时间比为q%、w%、e%，对此，节能计算情况如下：

变频改造前：

Q改造之前=1.732×U×I×cosφ

平均功率P改前均=∑P改前×δ

（上述公式中，δ为设备负荷高、中、低的时间比。在进行实际计算过程中，我们假设135MW的负荷为50%，120MW的负荷为30%，80MW或以下负荷为20%进行节能计算。）；

3.2 实际计算

P改前凝泵=1.732×U×cosφ（50%×20+ 30%×19+ 20%×21）=177.0KW

在进行节能改造过程中，实际耗能与运行压力也有着一定的关系，在进行实际计算过程中，需要对负荷运行情况进行明确规划，以保证计算数据的可靠性；

平均功率P改后=∑P改后×δ =250*（0.85×0.85×0.85×50%+0.75×0.75×0.75×30%+0.65×0.65×0.65×20%）=122.2KW

（δ为机组负荷在高、中、低的时间比）；

估算单台凝泵变频改造后平均节电率为：

η=（ P改前 - P改后）/ P改前 =31.0%

估算单台凝泵变频改造后所节约的电量：

ΔW=P改前×η×t=177*0.31*7861=43.13万kWh；

若结算电价按0.235元/kWh， 凝泵变频改造后一年节约电费大约为：

F=ΔW*0.235≈10.14万元

单机组凝结水泵变频改造年节电10.13万元。

3.3 调节凝结水母管压力

我厂1、2号机组给水泵密封水取自凝结水杂项用水联箱，给水泵密封水注射到密封腔内向泵送水方向流去，给水泵密封水会与外漏泵水相遇，并受到水泵管道影响，密封水柱会回流。对此，想要对给水泵密封水柱进行有效控制，可以将前置水泵的进口压力进行提升，避免密封腔漏水。密封水设计值压力为高于前置泵入口压力100kPa。当机组负荷低于75%额定负荷后，凝结泵出力降低，此时为了满足给水泵密封水压差，必须增加凝结泵变频频率，提高凝结水杂压力，从而严重制约了凝结泵变频节能效果。

现将给水泵密封水与前置泵入口压差控制值降至30-40kPa，则在机组60%-75%额定负荷时，凝结水压力可由原来的1.27MPa降至0.9MPa，凝结泵运行电流降低1.5-2A，进一步提高了凝结泵变频运行经济性。

2015年1月开始实施，自运行以来，降低给水泵密封水与前置泵入口压差控制值，不影响给水泵耗电率及给水泵效率，给水泵运行中轴承温度无显著变化；通过对给水泵解体检查，未发现给水泵轴端卸荷型迷宫密封磨损现象，未对设备造成损害。同时降低密封水与前置泵压差值后，凝结泵变频节能效果显著增加，凝结泵耗电率由原来的0.187%降至0.15%，发电煤耗降低0.1417g/kWh，年节约标煤262吨，提高利润4.19万元。

4 结论

综上所述，本文关于变频调速的135MW超高压机组凝结水系统优化的研究，主要以实验方式证明了利用负荷时段进行除氧器水位调门全开方式，能够对凝泵进行有效调速控制，根据水泵运行实际情况，进行转速调节，能够有效地实现节能目的。这种调控方式具有较高的控制精度，能够降低机组消耗，并保证机组运行稳定性，同时还有利于减少调节阀的噪音污染，并能够很好地控制调阀的磨损。

参考文献：

[1]汽轮机及其辅助设备的经济分析[M].中国电力出版社，2003.

[2]曾毅，张明，孙晓军.变频调速控制系统的设计与维护[M].山东科学技术出版社，2000.

[3]王锦荣.锅炉给水泵的经济运行和改进[M].北京：水利电力出版社，1991.

[4]翦天聪.汽轮机最优经济运行[M].北京：水利电力出版社，1989.

[5]郭立君.泵与风机[M].北京：水利电力出版社，2000.

[6]高压变频调速系统HARSVERT- A 系列技术手册[M].北京.

[7]电力安全技术[M].中国电机工程学会出版.

[8]新疆华电吐鲁番发电厂运行规程[S].