凝結(jié)水泵耗電率分析及優(yōu)化改造

宗緒東

（華電國(guó)際電力股份有限公司，濟(jì)南 250014）

凝結(jié)水泵耗電率分析及優(yōu)化改造

宗緒東

（華電國(guó)際電力股份有限公司，濟(jì)南 250014）

介紹華電國(guó)際電力股份有限公司所屬火電廠凝結(jié)水泵耗電率偏高的問(wèn)題，統(tǒng)計(jì)了5個(gè)級(jí)別機(jī)組凝結(jié)水泵耗電率的實(shí)際狀況，查找了凝結(jié)水泵耗電率偏高的原因，采取了運(yùn)行優(yōu)化和變頻改造等措施，取得了良好的效果。

凝結(jié)水泵；耗電率；變頻調(diào)速；優(yōu)化改造

0 引言

凝結(jié)水泵是火力發(fā)電廠重要的輔助設(shè)備之一，對(duì)于不同容量的機(jī)組、不同的運(yùn)行負(fù)荷率以及不同形式的凝結(jié)水泵，其耗電率也不盡相同，一般為0.11%～0.45%。凝結(jié)水泵的耗電量在廠用電量中占有較大的比重，而降低廠用電率是降低電廠成本、提高相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段，因此，對(duì)于凝結(jié)水泵的優(yōu)化運(yùn)行及節(jié)能改造是必要的。本文將對(duì)華電國(guó)際電力股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)華電國(guó)際）所屬火力發(fā)電廠各個(gè)級(jí)別機(jī)組凝結(jié)水泵耗電率偏高的原因進(jìn)行分析，提出優(yōu)化運(yùn)行及改造建議。

1 華電國(guó)際機(jī)組凝結(jié)水泵耗電率統(tǒng)計(jì)

華電國(guó)際所屬火力發(fā)電廠機(jī)組有135，200，300，600和1000MW 5種等級(jí)。表1為華電國(guó)際公司2013年度各類(lèi)機(jī)組凝結(jié)水泵耗電率統(tǒng)計(jì)。

從表1可以看出，對(duì)于相同容量等級(jí)的機(jī)組，由于凝結(jié)水泵的形式及系統(tǒng)等原因，凝結(jié)水泵耗電率差距比較大。經(jīng)過(guò)分析可知，對(duì)于機(jī)組負(fù)荷率在80%以下的不同等級(jí)機(jī)組，其凝結(jié)水泵耗電率正常值均應(yīng)低于0.19%。因此，有必要對(duì)造成機(jī)組凝結(jié)水泵耗電率偏高的原因進(jìn)行分析，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改造。

2 機(jī)組凝結(jié)水泵耗電率高的原因

（1）凝結(jié)水泵設(shè)計(jì)選型容量偏大，水泵配置不合理，未進(jìn)行變頻改造或變頻器故障是機(jī)組凝結(jié)水泵耗電率高的原因之一。在DL 5000—2000《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定了單臺(tái)機(jī)組宜配置2臺(tái)容量為110%最大凝結(jié)水流量的凝結(jié)水泵，或配置3臺(tái)容量為55%最大凝結(jié)水流量的凝結(jié)水泵。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，大容量的機(jī)組也參與調(diào)峰，機(jī)組負(fù)荷率一般在70%～80%，原設(shè)計(jì)適應(yīng)額定負(fù)荷的定速凝結(jié)水泵容量偏大。

華電國(guó)際僅有2臺(tái)135MW等級(jí)機(jī)組配置3臺(tái)凝結(jié)水泵，由于凝結(jié)水泵效率不同，即使進(jìn)行變頻改造，2臺(tái)55%容量凝結(jié)水泵并聯(lián)運(yùn)行比單臺(tái)110%容量凝結(jié)水泵運(yùn)行節(jié)能效果也要差。

華電國(guó)際對(duì)大部分機(jī)組進(jìn)行了凝結(jié)水泵一拖二變頻改造，目前尚有3臺(tái)135MW等級(jí)、2臺(tái)300MW等級(jí)機(jī)組未進(jìn)行變頻改造。低負(fù)荷時(shí)，需要節(jié)流除氧器上水調(diào)節(jié)門(mén)調(diào)節(jié)凝結(jié)水流量，造成凝結(jié)水泵耗電率偏高。

（2）變頻改造后的凝結(jié)水泵受各種因素制約，不能發(fā)揮最大節(jié)能潛力也是機(jī)組凝結(jié)水泵耗電率高的原因之一。

1）給水泵密封水采用凝結(jié)水供給的限制。華電國(guó)際600MW以上容量機(jī)組汽動(dòng)給水泵大部分采用迷宮式密封，其密封水由凝結(jié)水泵出口凝結(jié)水供給。不同機(jī)組對(duì)給水泵密封水參數(shù)要求也不同，規(guī)定了給水泵密封水進(jìn)出水壓差、密封水回水溫度、密封水進(jìn)水壓力的限值。受上述因素約束，一般要求凝結(jié)水壓力不低于1.5MPa。

2）循環(huán)流化床鍋爐冷渣器采用凝結(jié)水冷卻的限制。華電國(guó)際共有8臺(tái)循環(huán)流化床機(jī)組，為了回收冷渣器熱量，采用凝結(jié)水對(duì)冷渣器進(jìn)行冷卻。冷卻水由軸封加熱器出口引入，進(jìn)入冷渣器吸熱后進(jìn)入＃7低壓加熱器出口。大部分機(jī)組沒(méi)有設(shè)置管道升壓泵，為了保證冷渣器安全運(yùn)行，運(yùn)行中被迫控制凝結(jié)水壓力。

3）凝結(jié)水泵低水壓聯(lián)泵定值的限制。華電國(guó)際大多數(shù)機(jī)組凝結(jié)水泵低水壓聯(lián)泵定值為固定值，一般要求不低于1.2MPa，低于此值會(huì)造成備用凝結(jié)水泵聯(lián)啟。

4）低壓旁路減壓閥減溫水閉鎖壓力的限制。部分機(jī)組對(duì)于低壓旁路減壓閥減溫水壓力要求較高且有閉鎖保護(hù)，壓力低于定值（一般為1.2MPa以上），低壓旁路減壓閥打不開(kāi)。

5）凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)振動(dòng)的影響。華電國(guó)際1臺(tái)135MW和1臺(tái)600MW等級(jí)機(jī)組在進(jìn)行變頻改造后，當(dāng)變頻器轉(zhuǎn)速降至一定轉(zhuǎn)速（非最低轉(zhuǎn)速）時(shí)，凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，限制了凝結(jié)水壓力的進(jìn)一步降低。

6）凝結(jié)水系統(tǒng)閥門(mén)節(jié)流或內(nèi)漏的影響。凝結(jié)水系統(tǒng)部分截止閥存在節(jié)流，部分閥門(mén)未開(kāi)啟（如除氧器上水副調(diào)節(jié)閥或旁路閥），導(dǎo)致凝結(jié)水系統(tǒng)阻力增大。凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥、低負(fù)荷噴水閥存在內(nèi)漏，造成部分凝結(jié)水又回到凝汽器中。

7）凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)方式的影響。有的機(jī)組凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)采用手動(dòng)調(diào)節(jié)方式，有的機(jī)組采用除氧器水位、鍋爐給水流量、除氧器入口凝結(jié)水流量三沖量調(diào)節(jié)方式，存在著一定的調(diào)節(jié)偏差。

8）除氧器定壓運(yùn)行的影響。有的機(jī)組四段抽汽供工業(yè)抽汽，為保持工業(yè)抽汽壓力，除氧器維持定壓運(yùn)行，造成凝結(jié)水系統(tǒng)阻力增大。

3 運(yùn)行優(yōu)化及改造方案

針對(duì)影響凝結(jié)水泵耗電率高的問(wèn)題，制訂了運(yùn)行優(yōu)化措施和改造方案。

（1）優(yōu)化凝結(jié)水泵配置，對(duì)工頻凝結(jié)水泵進(jìn)行變頻改造，對(duì)故障變頻器進(jìn)行修復(fù)。利用機(jī)組大修機(jī)會(huì)，將配置3臺(tái)55%容量的凝結(jié)水泵改為2臺(tái)110%容量的凝結(jié)水泵。對(duì)工頻凝結(jié)水泵進(jìn)行一拖二變頻改造，修復(fù)故障的變頻器。在正常運(yùn)行中，保持變頻凝結(jié)水泵運(yùn)行，工頻泵做備用。

（2）對(duì)凝結(jié)水供給水泵密封水的系統(tǒng)加裝管道升壓泵。在凝結(jié)水泵出口母管上引出一路供給水泵密封水聯(lián)箱的管路，在此管路上安裝2臺(tái)變頻管道升壓泵，在管道泵出口母管上加裝氣動(dòng)調(diào)整門(mén)，以給水泵密封水限制參數(shù)為控制目標(biāo)，通過(guò)調(diào)整變頻泵轉(zhuǎn)速、密封水調(diào)整門(mén)開(kāi)度來(lái)控制密封水回水壓力且使溫度正常，給水泵密封水系統(tǒng)改造如圖1所示。

（3）對(duì)鍋爐冷渣器冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改造。在軸封加熱器出口至鍋爐冷渣器凝結(jié)水管道上加裝2臺(tái)變頻管道升壓泵及旁路管道，在每臺(tái)冷渣器進(jìn)口分管道上加裝調(diào)節(jié)門(mén)，在冷渣器冷卻水出口母管上加裝溫度測(cè)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)冷渣器的冷卻水量根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)節(jié)，以提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。冷渣器冷卻水系統(tǒng)改造如圖2所示。

圖2 冷渣器冷卻水系統(tǒng)改造圖

（4）將機(jī)組凝結(jié)水泵低水壓聯(lián)泵定值修改為隨著機(jī)組負(fù)荷動(dòng)態(tài)變化的控制值，即聯(lián)泵定值＝除氧器壓力+凝結(jié)水泵至除氧器標(biāo)高+0.1MPa（調(diào)整裕量）。修改后的定值既能滿足除氧器正常上水，又突破了限制凝結(jié)水壓力降低的瓶頸。

（5）低壓旁路減壓閥減溫水閉鎖壓力及控制修改。低壓旁路減溫水壓力1.0MPa能滿足減溫要求，因此應(yīng)將閉鎖壓力定值修改為1.0MPa。由于機(jī)組低壓旁路減壓閥一般不投自動(dòng)，當(dāng)運(yùn)行中需要投入時(shí)，可通過(guò)調(diào)整凝結(jié)水泵變頻器轉(zhuǎn)速將凝結(jié)水壓力提至需求值，不需要一直維持凝結(jié)水壓力在高限。

（6）對(duì)變頻運(yùn)行振動(dòng)的凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)支撐進(jìn)行改造。凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)振動(dòng)的原因是由于電動(dòng)機(jī)的支撐基座剛度不夠，造成臨界轉(zhuǎn)速在工作轉(zhuǎn)速以?xún)?nèi)，從而引起振動(dòng)。將電動(dòng)機(jī)支撐基座更換為加強(qiáng)鑄鋼基座，可徹底解決這一難題。

（7）對(duì)凝結(jié)水系統(tǒng)閥門(mén)節(jié)流及內(nèi)漏情況進(jìn)行檢查和治理。在運(yùn)行中，應(yīng)對(duì)凝結(jié)水系統(tǒng)閥門(mén)開(kāi)關(guān)位置進(jìn)行檢查，保持各低壓加熱器進(jìn)、出水門(mén)全開(kāi)。對(duì)于配置除氧器上水副調(diào)節(jié)閥和旁路閥的機(jī)組，運(yùn)行中應(yīng)保持全開(kāi)，最大限度地降低凝結(jié)水系統(tǒng)阻力。加強(qiáng)閥門(mén)內(nèi)漏情況檢查及治理。運(yùn)行中凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥經(jīng)常發(fā)生內(nèi)漏，一旦發(fā)生內(nèi)漏，應(yīng)關(guān)閉其前隔離門(mén)。

（8）對(duì)凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)方式進(jìn)行優(yōu)化。將凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)由三沖量調(diào)節(jié)改為除氧器水位單沖量調(diào)節(jié)，并通過(guò)試驗(yàn)確定凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)變頻器和調(diào)節(jié)閥節(jié)流調(diào)節(jié)切換點(diǎn)。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷升高到除氧器上水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度達(dá)到90%時(shí)，除氧器水位自動(dòng)切換至凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)；當(dāng)凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)變頻器降速至凝結(jié)水母管壓力低極限值時(shí)，除氧器水位調(diào)節(jié)自動(dòng)切換至調(diào)節(jié)閥節(jié)流調(diào)節(jié)。通過(guò)完善邏輯，實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷范圍內(nèi)除氧器水位自動(dòng)調(diào)節(jié)。

（9）對(duì)工業(yè)抽汽汽源進(jìn)行改造。運(yùn)行中維持除氧器滑壓運(yùn)行，可降低系統(tǒng)阻力。

4 結(jié)論

對(duì)凝結(jié)水泵進(jìn)行變頻改造是降低機(jī)組廠用電率的一個(gè)科學(xué)的手段。凝結(jié)水泵變頻改造后，其耗電率應(yīng)控制在正常范圍內(nèi)，否則會(huì)出現(xiàn)限制凝結(jié)水泵變頻器轉(zhuǎn)速降低的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)華電國(guó)際70余臺(tái)機(jī)組凝結(jié)水泵耗電率的對(duì)標(biāo)分析，查出了造成凝結(jié)水泵耗電率偏高的所有原因，論證了通過(guò)技術(shù)改造降低凝結(jié)水泵耗電率是可行的。

［1］郭立君.泵與風(fēng)機(jī)［M］.北京：水利電力出版社，1986.

［2］張承慧，程金，夏東偉，等.變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.熱能動(dòng)力工程，2003，18（5）：439-444.

（本文責(zé)編：王書(shū)平）

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：B

：1674-1951（2015）01-0071-02

宗緒東（1972—），男，山東龍口人，高級(jí)工程師，從事火電廠節(jié)能降耗技術(shù)的研究工作（E-mail：35266623＠qq. com）。

2014-06-19；

2014-10-09