350MW机组循环水泵节能优化控制

芮巍

【摘 要】在我國目前的能源结构中，火力发电占据着主导地位。随着国家节能减排目标的提出，传统火电机组的经济运行问题受到了人们的关注。循环水泵作为火电机组的主要耗电设备之一，具有很大的优化空间。本文以某电厂350MW亚临界机组为研究对象，通过工程计算得出了不同环境下的循环水泵优化控制方案，为实现机组的经济运行提供了重要参考。

【关键词】火电机组；循环水泵；节能；优化

0 前言

近年来，国家把节能减排作为优化经济结构、推动绿色循环低碳发展、加快生态文明建设的重要突破口，而电力行业又是节能减排的重中之重，因此电力系统设备的节能改造具有重要的现实意义。据统计，2016年全国发电量已达59897亿千瓦时，其中火电发电量42886亿千瓦时，占全国发电量的71.6%。尽管近年清洁能源和可再生能源在发电总量中所占的比例有所增加，但传统的火力发电仍然占据主导地位。在火力发电厂中，循环水泵的耗电量可以占到厂总发电量的1%以上，并且其运行效率对其它相关设备的运行也有较大的影响。因此可以通过实现循环水泵的优化运行来提高电厂的运行效率，减少能源消耗。

1 循环水系统概述

循环水泵是发电厂循环水系统中的关键动力设备，它可以把原动机的机械能转换为叶轮输送流体的压能和动能，在系统中具有十分重要的作用。循环水系统包括循环水泵、凝汽器、冷却塔等设备。循环水泵的功能是向凝汽器提供源源不断的冷却水，使凝结汽轮机得以通畅地排汽，维持凝汽器在真空状态。一旦没有了循环水，凝汽器将因为无法冷却而导致机组失效。循环水泵流量大、扬程低，但输出量不稳定，易受负载和水温等条件的影响，因此往往采用并联运行。发电厂的大型循环水泵一般都采用轴流泵的形式。系统中的设备相互依赖，相互影响，共同影响着整个循环水系统的运行效率，任一设备出现异常都会对整个系统造成不可预料的后果。目前火电厂中广泛采用立式斜流泵，它不但弥补了离心泵和轴流泵的缺点，通过离心力和升力之间的综合作用来控制水流。

2 某电厂循环水系统现状分析

目前我厂的循环水泵在运行方式上并无严格要求，切换较随意，对功耗的考虑不足，导致了大量能源的浪费。因此，循环水泵的运行优化控制势在必行。循环水泵的优化控制方法有很多，目前最先进的方法之一就是采用变频控制方案。但是变频器容易引入谐波，对电网造成不必要的污染，并且高质量的变频器价格较贵，维护成本也较高。根据我厂实际情况来分析，由于直接采用江水作为冷却水，冷凝效果较好，无需再采用价格昂贵的变频设备，只需根据发电设备的运行状态改变两台循环水泵的运行方式即可。

3 循环水泵优化运行的计算

本文通过研究汽轮机和循环水泵在不同运行条件下的功率变化来寻找循环水泵的最优运行方式。我厂的单元制机组配有两台双速循环水泵，运行方式有单泵低速运行、单泵高速运行、双泵低速运行、双泵高速运行和一高一低运行。只要根据计算结果，在某种运行条件下，将两台循环水泵切换到功耗最低的运行方式，即可实现机组的经济运行。

根据大量的实测结果，循环水泵在各运行方式下的功耗为：

表1 循环水泵耗功计算结果（单位：kW）

从表1中不难看出，循环水泵在各运行方式下的实际功率与额定功率基本相同，总功率的大小主要与水泵的运行速度和水泵台数有关。各运行方式之间相互切换时所对应的耗功增量如表2所示。

表2 各方式切换后的耗功变化量（单位：kW）

从表2可以看出，循环水泵的运行方式由单泵低速运行、单泵高速运行、双泵低速运行、双泵高速运行和一高一低的切换过程中，功率逐渐增大，并且增量也在逐渐增大。

表3 凝汽器压力计算结果（单位：kPa）

对比各种条件下的汽轮机功率增量与循环水泵耗功增量，当汽轮机功率增量比循环水泵耗功增量大时，表示此时的循环水泵运行方式较优，其中，两者的差值最大的一种情况，为循环水泵的最优运行方式。于是有

4 结语

火电行业是实现全社会节能减排的重中之重，循环水泵作为火电机组的关键辅机，是火电厂节能优化控制的重要内容。本文通过大量实验结果对循环水泵的优化运行方案进行了研究，最后得出了循环水泵在不同条件下的最佳运行方式，达到了节能的目标。除了改变双速循环水泵的运行方式之外，还可以对循环水泵的进行变频调节，或者两种方案相结合，这将使火电厂节能优化的效果更加显著。

【参考文献】

[1]臧猛.350MW机组循环水泵节能优化运行[D].华北电力大学，2014.

[2]李学忠，孙伟鹏，江永.循环水泵双速节能改造及汽轮机冷端运行优化[J].中国电力，2011，（02）：54-57.

[3]谭雪梅，李凌.300MW机组循环冷却水系统节能优化研究[J].水电能源科学，2010，（05）：160-162.

[责任编辑：张涛]