600MW亚临界供热机组凝结水泵变频改造

胡佰军

摘 要：随着电力体制改革的纵深发展，由厂网分开逐渐过渡到竞价上网，并面临着众多大机组大电厂的新建、扩建，降低发电成本已成为所有发电企业的当务之急。为适应现实状况，在电力市场占有一席之地，相应国家节能降耗的口号，降低电厂厂用电率，华电蒙能包头发电分公司（以下简称华电包头公司）对凝结水泵电机进行了变频改造，在保证现场凝结水系统可靠运行的基础上，采用“一拖二”方式进行改造，降低改造费用。同时，对改造过程中热工控制逻辑从安全和技术上进行了可靠的设计。

关键词：凝结水泵；变频；热工控制

一、凝结水泵变频改造热工控制的可行性

（一）凝结水系统运行现状。华电包头电厂凝结水泵变频

（以下简称凝结水泵变频）改造前凝结水系统运行情况是一台机组配置两台凝结水泵，正常情况下，一台凝结水泵运行，一台备用。通过除氧器水位调节阀调节除氧器水位。这样，不论在何种运行工况下，凝结水泵转速基本维持不变，出口流量只能由除氧器水位调节阀调节。除氧器水位调节阀为电动执行机构，动作频繁，易出现故障，降低了系统运行可靠性；凝结水母管压力高须提高管道系统的耐压性能，加大了系统泄漏的可能，增加了相关设备的维护费用。总之，凝结水泵出口压力高、除氧器水位调节阀节流损失大，使得凝结水系统效率降低、维护费用提高，最终导致能源浪费，发电成本提高。正常情况下除氧器工作压力是0.5MPa～0.8MPa，消除除氧器至凝结水泵的静压差及管道损失总压降约为0.4Mpa，凝结水母管压力在0.9MPa～

1.2MPa左右即可满足要求。但是机组正常运行起来压力在

3MPa～4MPa，除氧器水位调节阀造成的节流损失相当大。 由上可见华电发电厂DCS控制系统完全满足凝结水泵变频改造的要求。

（二）控制方式。华电包头发电厂凝结水泵变频改造前，由于凝结水泵只能运行在一定转速范围内，在低负荷时变频泵已处于最低限制转速运行，调节性能变差，如没有除氧器水位调门的协助将不能维持除氧器水位。所以只考虑凝结水泵变频调节三冲量自动。根据目前华豫华电包头发电厂负荷分布情况看，发电负荷通常在300MW以上，符合变频泵调节要求。在启、停机或异常运行工况时可利用除氧器水位调门协助控制除氧器水位，完全可以维持除氧器水位在正常范围内。因此，华电包头发电厂具备实现凝结水泵改变频调节控制功能的条件。

二、凝结水泵变频改造热控设计方案说明

（一）热工输入输出信号及控制的确定。变频器与DCS的接口。有DO点、DI点、AI点、AO点这些点对于DCS系统留有备用的通道，并且符合DCS接受点的要求。

（二）热工联锁保护说明。（1）凝结水泵在工频运行时，凝结水压力低联锁备用泵的保护定值不变仍为2.5MPa；（2）凝结水泵在变频运行时，压力低联锁备用泵的保护定值0.6MPa～2.5MPa（随除氧器的压力变化而变化），并且在凝结水泵变频画面中始终跟踪显示压力低联锁保护的定值；（3）在凝结水泵变频器投入“自动控制”时，除氧器水位调节阀自动切换到“手动控制”，运行人员根据负荷情况开大或关小除氧器水位调节阀。为获得最大节能效果，在凝泵转速具备一定调节裕量的前提下应尽量开大除氧器水位调节阀，以降低凝泵转速，具体情况要根据在相应负荷下，进行除氧器水位调节阀开度动态试验后获得；（4）凝结水泵在变频状态下，当变频器启动后联动开启出口电动门，变频器停运或故障跳闸时联动关闭出口电动门；

（三）改造后的运行操作要求。（1）若凝结水泵变频停运时凝结水泵转速未降至20rpm以下即断开凝结水泵变频器1ANB或

1BNB开关，将发出凝结水泵变频器严重故障报警，联锁断开变频器1ABNB开关。（2）OIS设定变频泵转速范围为60～

100%，对应频率30～50Hz，对应变频泵转速约900～1500rpm。

（3）变频器启动后变频泵直接进入变频器设定最低频率20Hz

运行，对应变频泵转速约600rpm，由此向上升速至DCS设定最低频率30Hz，对应变频泵转速约900rpm。（4）当变频控制的工作泵发生故障跳闸，或出力不足等故障时，另一台泵会自动投入工频运行。应将发生故障的泵处理好后，再切至变频运行。在此之前原备用泵只能工频运行，不能调速。（5）变频器由6KV

IA段供电，当变频器带B凝结水泵运行时，如果发生6KV IA段电源失电，此时A凝结水泵因母线失电不会自启，运行人员应立即手动启B凝结水泵工频运行，并关小除氧器上水调门。（6）当变频器故障，短时间不能恢复运行时，可以断开变频器

1ABNB、1ANB、1BNB开关，恢复到改造前的状态，同时变频器可以退出维修。

总结：华电包头发电厂凝结水泵变频改造采用“一拖二”配置，比“一拖一”配置降低了初期投资成本约50%，变频器的利用率也得到了提高。预计其投资将在投运后一年收回。通过整个改造工程的实施，节约了投资建设费用，降低了相关设备的维护费用，大大减少了凝结水泵电机的电能损耗，在各方面均达到了节能目标。

参考文献：

[1] 《火力发电厂热工控制系统设计技术规定》 DL/T5175-2003