火电厂锅炉给水泵优化运行分析

王浩杰 芦松 白霞 靖欣荣 韩晓伟

摘 要：节约能源是我国社会主义建设中实现四个现代化的一项基本国策，也是我国今后长期的战略任务。火力发电厂是耗电大户，据统计，全国火力发电厂的平均厂用电率约为7%-8%，其中泵与风机的耗电量占厂用电的75%左右，所以，在火力发电厂中，大力开展泵与风机的节电，是节约厂用电的主要途径。目前，我国火力发电厂中的一些中小型机组的泵与风机，还普遍存在着效率低、设计参数与主机的需要不匹配、调节效率低等问题，尚有很大的节电潜力可挖。

关键词：锅炉给水泵；优化运行；系统；经济性

0 引言

锅炉给水泵是火电厂的重要辅机之一，随着大型高温高压火电厂的出现，给水泵的单机功率也不断增大，成为火电厂的耗电大户。近年来，我国电网的用电结构已发生了变化，农、轻、市政及人民生活用电的比例逐年增加。另外，由于季节性农罐用电和工厂昼夜负荷差等原因，致使电网年负荷曲线和日负荷曲线的峰谷差越来越大，其值一般达到电网最高负荷的30%，有的电网甚至达到50%，这就要求这类调峰机组配套的给水泵有一个合理的运行方案，以最大限度地降低给水泵的耗电量。

1国内机组运行现状

对于大容量单元制机组，有些火力发电厂每台机组配置了三台50%容量的锅炉给水泵。一般在高负荷时两台运行，一台备用。当机组负荷变化时，通过改变给水泵的运行方式以适应变负荷的要求。例如当主机机组负荷等于或小于额定负荷50%时，可能采取的运行方式有以下六种：

（1）两台给水泵全速、主汽轮机定压运行；

（2）单台给水泵全速、主汽轮机定压运行；

（3）两台给水泵变速、主汽轮机定压运行；

（4）单台给水泵变速、主汽轮机定压运行；

（5）两台给水泵变速、主汽轮机滑压运行；

（6）单台给水泵变速、主汽轮机滑压运行；

当主机机组负荷所需给水泵的流量超过单台给水泵所规定的最大流量时，给水泵就只能采用两台并联运行，而这时的运行方式也只可能有两台给水泵并联全速、定压，两泵并联变速、定压，两泵并联变速、滑压三种。

调峰机组经常处于低负荷运行，为提高低负荷运行时的经济性，特别是降低给水泵的功率消耗，机组常采用变压运行，变压运行机组低负荷运行时，给水流量少，压力低，采用变速给水泵可减少给水泵的功率消耗。而往往变速运行的经济效益是比较大的，应当引起足够的重视。

2水泵的节能原理

泵与风机的调节方式与节能的关系极为密切，过去的泵与见机普遍采用改变阀门或者挡板开席的节流方式，近年来，变速调节的经济性得到了大家的广泛认可，尤其对于大型机组和调峰机组的一些主要的泵与风机，采用经济而可靠的调节方式更是当务之急。

给水泵的性能参数是针对某一转速而言的，当实际运行转速与额定转速不同时，其运行参数也会发生变化，当转速改变时，工况相似的一系列点是按二次抛物线规律变化的，且抛物线的顶点位于坐标原点。我们称此抛物线为相似抛物线。

需要说明的是：上述节能效果的分析，实际上只是分析了在理想情况下最大可能的节能潜力。而实际的节能效果还要受到诸如转速效应、变速调节设备本身的能量消耗等因素的制约。因此，变速调节的实际节能效果要小于理想情况下最大可能性的节能效果。

3目前给水系统并联运行方式

目前母管制给水系统并联运行的调度方式主要有以下几种：

（1）台数调度法：根据所需给水量的变化，增减容量大小基本相同的运行泵的台数。这种方法由于存在节流损失，并且变负荷时效率下降而浪费了大量电能，同时其可调流量档也受限制，因而经济性很差，仅用于小型机组的锅炉给水泵中。

（2）经济调度法：给水系统配备了流量大小不同的给水泵，根据负荷大小搭配运行。这种方法和台数调度法相比，可调流量档有所增加，变负荷时效率有所增加，但仍存在较大的节流损失。

（3）转速调度法：通过改变给水泵的转速来改变流量、扬程及功率，从而达到调节的目的。采用这种方法，因不存在节流损失，并且运行效率高而节约了大量能源，但其调速范围受到运行经济性及安全可靠性的制约。如果转速太低将引起效率降低、扬程不足和水泵运行不稳定等问题。

（4）优化调度法：考虑运行台数、大小匹配和转速的调节，同时兼顾安全可靠性的一种调度方法。由于兼顾了三方面的因素，就有可能使运行的给水泵组最大限度地降低能耗。

4火电厂锅炉给水泵优化运行的数学模型

根据以上讨论，建立在保证满足锅炉给水需求的前提下，优化调度给水系统中各给水泵组运行工况的数学模型。

4.1 目標函数

直接反映给水泵运行是否经济的是输送每m3水所耗功率的多少.因此，把耗电率的多少作为目标函数来求解.

4.2约束条件

（1）根据火电厂系统运行的前提条件，首先应满足基本的约束条件，即流量需求。

（2）并联运行的锅炉给水泵一般采用母管制给水系统.从泵中流出的水流到母管之间有一个压力降。

（3）流量限制，为了降低功耗，要求参与运行的每台泵尽可能处于高效运行状态，或尽量靠近高效区。

（4）转速限制，从原理上可以根据电动机的调速方法将其分为电动机的非变频调速（如调压、串接电阻、变极、液耦调节等）和采用变频调速装置的变频调速两种方式。

5结论

（1）通过对节流调节和变速调节给水泵降低的功率消耗比较，可以得出变速调节也是一种节能潜力很大的调节方式。

（2）本文提出的“优化运行”方案以耗电率作为目标函数，约束条件全面考虑了所有能使给水泵处于最优运行状态的条件。不但能尽量减小其耗电率，节约能源，提高运行经济性，而且还兼顾了安全性。比起其他调度法来，其应用范围和经济效益都更好一些。

（3）以母管压力作为主要控件，这就避免了由于出口压力相同而母管压力不同而导致的母管内水力损失。

参考文献：

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