600 MW超臨界機組凝泵變頻改造及深度降壓運行的實施

任紹軍

文章編號：2095-6835（2016）13-0125-02

摘 要：目前，在政府對火力發(fā)電機組供電煤耗及排放水平要求日益嚴格、發(fā)電利用小時數(shù)持續(xù)減少、調(diào)峰幅度越來越大的情況下，如何降低廠用電率和發(fā)電成本，并提高上網(wǎng)電能的競爭力已成為火力發(fā)電企業(yè)必須解決的問題。由于調(diào)峰運行，機組常在較低負荷的狀態(tài)下運行。然而，部分輔機仍然在工頻狀態(tài)下運行，進而造成了大量的電能流失。凝泵是火電廠耗電量較大的輔機之一，通過優(yōu)化凝泵及其相關(guān)設(shè)備的運行方式，可明顯降低凝泵的耗電量，從而降低廠用電率和供電煤耗。

關(guān)鍵詞：凝泵；除氧器上水調(diào)節(jié)閥；汽泵機械密封水；超臨界直流爐機組

中圖分類號：TM921.51 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.13.125

1 概述

廣東珠海金灣發(fā)電有限公司#3和#4機組為國產(chǎn)600 MW超臨界直流爐機組，鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的超臨界螺旋管圈、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、四角切圓燃煤直流爐，汽輪機為上海汽輪機有限公司生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式汽輪機，發(fā)電機為上海發(fā)電機有限公司生產(chǎn)的QFSN-600-2水氫氫發(fā)電機，凝結(jié)水泵為上海凱士比泵有限公司生產(chǎn)的筒袋型立式多級離心泵，每臺機組配置2臺，一運一備，一臺運行可滿足機組100%出力。此外，凝結(jié)水泵所配置的馬達為上海電機廠生產(chǎn)的YLKS630-4電機，額定轉(zhuǎn)速為1 493 rpm，額定電流為218.5 A。

2 變頻改造

電廠主要用電設(shè)備，比如凝結(jié)水泵等高能耗設(shè)備，其輸出功率不可隨機組負荷的變化而變化。如果只改變擋板或調(diào)整閥門開度，則會造成大部分能量消耗在節(jié)流損失中。因此，決定對凝結(jié)水泵進行變頻改造。

在具體改造中，采用了北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的變頻設(shè)備，制定了一拖二的變頻改造方案，配備了1臺高壓變頻器，2臺切換開關(guān)，并通過切換開關(guān)將高壓變頻器切換到運行中的凝結(jié)水泵電機上。變頻調(diào)速系統(tǒng)的電源取自6 kV電壓等級的主動力電源系統(tǒng)，由現(xiàn)場主控系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)控制，并根據(jù)運行工況設(shè)定程序，從而實現(xiàn)對凝結(jié)水泵電動機轉(zhuǎn)速的控制。變頻改造回路如圖1所示。

圖1 變頻改造回路

3 變頻改造后的深度降壓運行

管壓力無法降至預(yù)期數(shù)值，凝泵運行頻率、凝結(jié)水母管壓力、凝泵電耗仍有進一步下降的需求進而空間。對于凝結(jié)水母管壓力進一步下降困難的問題，我們進行了以下技術(shù)改造。

3.1 除氧器上水調(diào)節(jié)閥的改造

原先的除氧器上水調(diào)節(jié)閥的孔徑偏小，通流阻力系數(shù)較大，進而導(dǎo)致流通阻力增大、通流面積縮小，閥門的前、后壓差較大，在閥門開度較大時仍存在較大的節(jié)流損失。在此情況下，凝結(jié)水母管壓力未降至較低時，除氧器上水主輔調(diào)閥即會全開。如果凝結(jié)水壓力繼續(xù)降低，則無法滿足除氧器上水流量的要求，除氧器水位無法維持。因此，考慮更換除氧器上水主調(diào)閥的閥芯、閥座，執(zhí)行機構(gòu)保持不變。

改造前除氧器上水主調(diào)閥的參數(shù)如表1所示。

改造后除氧器上水主調(diào)閥的參數(shù)如表2所示。

經(jīng)過改造后，除氧器上水主調(diào)閥在進口壓力較小時的節(jié)流損失明顯減少、通流能力明顯增強。此外，在凝結(jié)水母管壓力較小的條件下，還可維持除氧器的上水流量，使凝泵獲得進一步降壓的條件。

3.2 汽汽泵密封水的改造

每臺機組配置有2臺50%容量的汽動給水泵，汽泵機械密封水取自凝結(jié)水雜項用戶，每臺汽泵的吐出端和吸入端各有1個基地式密封式壓力調(diào)節(jié)閥，用于控制機械的密封水壓力。該基地式調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)性能較差，無法實現(xiàn)遠程控制和監(jiān)視。因此，自機組投產(chǎn)以來，該基地式調(diào)節(jié)閥基本未投入運行，運行人員一直依靠調(diào)節(jié)閥的旁路手動閥來控制汽泵機械密封水的壓力。由于無法隨著機組負荷的變化而隨時調(diào)整手動閥的開度，導(dǎo)致凝結(jié)水母管的壓力長期處于較高的水平，限制了凝泵進一步降壓的能力。為了這個問題，機組人員決定改變汽泵機械密封水調(diào)節(jié)閥的控制方式，即由就地基地式改造為遠方DCS自動調(diào)節(jié)方式，且調(diào)節(jié)閥可根據(jù)凝結(jié)水的壓力和機組負荷的變化情況自動調(diào)節(jié)，從而使機械密封水和汽泵入口給水的壓力處于運行人員給定的設(shè)定值，實現(xiàn)運行人員對汽泵密封水系統(tǒng)的遠程控制和實時監(jiān)控。

由于汽泵機械密封水接口設(shè)置在凝結(jié)水雜項用戶母管，具有管道彎頭多、壓損大的特點，且經(jīng)過了凝結(jié)水精處理裝置，導(dǎo)致凝結(jié)水到達汽泵機械密封處時的壓力損失較大。因此，決定從凝泵出口母管精處理裝置前引出一路供汽泵機械密封水，從而提高汽泵密封水母管壓力0.1～0.2 MPa。此外，兩路供水（凝結(jié)水泵出口母管、凝結(jié)水雜項用戶管路）還可通過隔離閥切換，并設(shè)置有逆止閥，防止兩條水路互竄。

經(jīng)過對汽泵機械密封水供水管路和機械密封水調(diào)節(jié)閥控制方式的改造，在凝結(jié)水深度降壓的同時，可保證汽泵的安全運行。

4 凝結(jié)水深度降壓的試驗及實施

在改造了限制凝結(jié)水母管壓力進一步下降的設(shè)備后，制定了相關(guān)的試驗方案，探索了不同負荷下凝結(jié)水壓力可下降到的最低值。在不同負荷段，凝結(jié)水壓力進一步降低的限制因素包括以下5個：①機封水壓力調(diào)節(jié)閥和旁路閥均已全開；②汽泵機封水回水溫度高于50 ℃；③機封水壓壓差小于0.1 MPa或大于0.75 MPa以及汽泵機封水存在漏水情況；④除氧器上水主、輔閥均全開；⑤凝結(jié)水用戶不允許再降低壓力。

低旁減溫水壓力降低至0.9 MPa、低壓軸封減溫水調(diào)節(jié)閥已全開，除氧器仍無法上水（上水壓差不足）。經(jīng)過試驗，確定了兩臺機組在不同負荷下凝結(jié)水運行時的壓力定值，具體如表3所示。

注：凝結(jié)水母管壓力低報警值取80%的負荷對應(yīng)的壓力設(shè)定值與1.20 MPa中的較大值，變頻凝結(jié)水母管壓力低聯(lián)鎖啟動工頻泵定值取70%的負荷對應(yīng)的壓力設(shè)定值與1.05 MPa中的較大值

5 結(jié)束語

廣東珠海金灣發(fā)電有限公司的2臺機組凝泵經(jīng)過變頻改造，并通過凝結(jié)水系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的改造和運行方式的優(yōu)化，達到了深度變頻降壓運行的目的，取得了明顯的節(jié)能降耗效果。

參考文獻

[1]趙浩，萬文軍.凝結(jié)水泵變速改造中常見的問題以及對應(yīng)措施[J].廣東電力，2010（10）.

〔編輯：張思楠〕