給水母管協(xié)調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析

摘? 要：火力發(fā)電廠中給水泵是電耗大戶，約占廠用電的25%左右。因此，降低給水泵的電耗是減少發(fā)電廠的廠用電、提高發(fā)電廠的供電能力、降低生產(chǎn)成本的一個(gè)重要因素。本文對(duì)某電廠平衡協(xié)調(diào)壓力控制系統(tǒng)改造情況進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。

關(guān)鍵詞：給水泵;母管壓力;調(diào)節(jié);節(jié)能

1、給水系統(tǒng)概況

某電廠6臺(tái)鍋爐（#1、2鍋爐到服役期停用）給水采取的是母管制模式，9臺(tái)給水泵（#5、9、#10給泵為調(diào)速泵，其余為定速泵，其中#1給水泵隨機(jī)組停運(yùn)）向冷給水母管供水，給水從冷給水母管出來(lái)后進(jìn)入6臺(tái)汽機(jī)的高壓加熱器進(jìn)行加熱，加熱后的給水又進(jìn)入熱給水母管，后分別經(jīng)過(guò)6臺(tái)鍋爐的給水調(diào)整門(mén)進(jìn)入鍋爐的省煤器，最后進(jìn)入各臺(tái)鍋爐的汽包。

在整個(gè)母管制給水系統(tǒng)中，鍋爐熱給水母管的壓力是最重要的參數(shù)之一，必須維持在所希望的數(shù)值。若母管給水壓力太低，可能會(huì)造成鍋爐斷水的嚴(yán)重事故;而若給水壓力太高，則給泵的電流會(huì)大大增加，給泵的電耗明顯增加;若母管給水壓力波動(dòng)大，必定會(huì)嚴(yán)重影響進(jìn)入鍋爐的給水流量，從而嚴(yán)重影響所有鍋爐的汽包水位波動(dòng)大，十分不利于鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。另一方面，鍋爐負(fù)荷的變化會(huì)使進(jìn)入鍋爐的給水流量發(fā)生變化，鍋爐給水流量的變化又會(huì)嚴(yán)重影響給水母管的壓力，而且等到給水母管壓力變化后再由運(yùn)行人員進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時(shí)間上已經(jīng)滯后，嚴(yán)重影響鍋爐運(yùn)行安全或造成電能的浪費(fèi);運(yùn)行人員保守安全操作，也致使母管給水壓力長(zhǎng)期一直高位值（13.2-13.4MPA）運(yùn)行;綜上述原因使給泵電耗（給泵耗電率5.8-5.9kW.h/t）一直高居不下，使全廠廠用電率偏高，造成較大的指標(biāo)落后，巨大效益流失。急需提高給水泵調(diào)速功能，穩(wěn)定給水母管壓力，減少給泵耗電量。

2、改造方案

2.1 對(duì)#5、#9、10給水泵控制方式進(jìn)行改造，在集控室增設(shè)一臺(tái)控制操作站;增加安裝DCS控制機(jī)柜一面。

2.2 更換#5、#9給水泵耦合器電動(dòng)執(zhí)行器

效果驗(yàn)證：更換新的智能PS執(zhí)行器，控制效果較好，靈敏度滿足要求。

2.3 進(jìn)行2臺(tái)調(diào)速給水泵特性試驗(yàn)，鍋爐給水系統(tǒng)最低容忍給水母管壓力運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。

效果驗(yàn)證：對(duì)2臺(tái)調(diào)速給水泵的耦合器開(kāi)度、電機(jī)電流、母管壓力、給水泵出口壓力等參數(shù)進(jìn)行特性試驗(yàn)，找出每一臺(tái)給水泵的安全運(yùn)行區(qū)間，以及各參數(shù)之間的關(guān)系，有助于自動(dòng)控制參數(shù)的優(yōu)化完善。

2.4 系統(tǒng)搭建。

將#5、#9、#10給水泵相關(guān)信號(hào)接入至給泵協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，有助于在同一平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制方案

2.5 將鍋爐總負(fù)荷信號(hào)接入給水泵協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)內(nèi)

有助于實(shí)現(xiàn)鍋爐總負(fù)荷前饋控制，及時(shí)消除負(fù)荷變化對(duì)給水母管壓力的影響。

2.6 自動(dòng)控制方案的實(shí)施

采用多變量復(fù)合平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)某廠給水母管壓力自動(dòng)控制，提高給水泵調(diào)速功能，降低給水母管壓力，減少給水泵耗電量。

多變量復(fù)合平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

2.6.1將鍋爐總負(fù)荷作為控制系統(tǒng)前饋

2.6.2采用復(fù)合控制器，將3臺(tái)調(diào)速給水泵融為一個(gè)復(fù)合控制模塊中，既能單獨(dú)設(shè)置每臺(tái)給水泵的控制參數(shù)，又能實(shí)現(xiàn)投入自動(dòng)的給水泵的任意組合，能夠?qū)崿F(xiàn)給水泵調(diào)速功能的最優(yōu)組合，切實(shí)減少給水泵耗電量

2.6.3采用平衡模塊控制器，實(shí)現(xiàn)3臺(tái)給水泵控制指令增量輸出，克服給水泵不同開(kāi)度區(qū)間特性不同的缺點(diǎn)。

2.6.4采用給水泵快速響應(yīng)控制，即在鍋爐增減負(fù)荷時(shí)，若一臺(tái)給水泵耦合器開(kāi)度達(dá)到上下限，則其余投入自動(dòng)的給水泵立即啟用快速響應(yīng)功能，加快調(diào)節(jié)，保持給水母管壓力穩(wěn)定。

2.7 控制參數(shù)調(diào)整優(yōu)化

2.7.1調(diào)整#5、#9給水泵各自的控制參數(shù)，達(dá)到控制最優(yōu)化，及時(shí)調(diào)整開(kāi)度，穩(wěn)定母管壓力，在鍋爐負(fù)荷基本穩(wěn)定情況下，給水母管壓力最大動(dòng)態(tài)偏差控制在±0.02MPa以內(nèi)[3]。

2.7.2調(diào)整給水母管壓力設(shè)定值，目前給水母管壓力設(shè)定值降低至12.75MPa運(yùn)行，且具有繼續(xù)下調(diào)給水母管壓力定值的潛力。

2.7.3調(diào)整2臺(tái)給水泵各自的運(yùn)行上下限，根據(jù)給水泵自身特性及安全高效的運(yùn)行區(qū)間，選擇合理的運(yùn)行上下限。即保證給水泵的安穩(wěn)節(jié)能運(yùn)行，同時(shí)也保證給水母管壓力穩(wěn)定。

以上措施實(shí)施完成后，熱電廠給水母管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，降低了給水母管壓力，自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，給水泵總耗電量降低明顯。

3、節(jié)能效果

3.1 控制效果

通過(guò)調(diào)整鍋爐總負(fù)荷前饋相關(guān)參數(shù)，達(dá)到鍋爐總負(fù)荷變化時(shí)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，穩(wěn)定給水母管壓力。在鍋爐負(fù)荷較大范圍變化情況下，給水母管壓力最大動(dòng)態(tài)偏差控制±0.02 MPa以內(nèi)。給水系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)及時(shí)有效，母管壓力穩(wěn)定。

3.2 節(jié)電效果：

給水母管壓力有壓紅線運(yùn)行空間的節(jié)能空間產(chǎn)生巨大。以目前給水壓力13.1MPa高位運(yùn)行狀況，改造后保守估計(jì)給水壓力可以降至12.75MPa安全穩(wěn)定運(yùn)行，按照現(xiàn)有已實(shí)現(xiàn)的給水泵調(diào)速改造案例分析，保守預(yù)估降壓運(yùn)行后#5、#9調(diào)速給水泵電流平均下降共約35--40A（6KV電機(jī)）。按每臺(tái)泵全年運(yùn)行時(shí)間在8000小時(shí)，電機(jī)功率因素在0.85計(jì)，因此，

兩臺(tái)調(diào)速泵降壓運(yùn)行：

總的年節(jié)能量預(yù)估為P=1.732*6000*35*0.85*8000=247.3萬(wàn)度——P=1.732*6000*40*0.85*8000=266萬(wàn)度。

3.3無(wú)形效益

給水母管壓力穩(wěn)定運(yùn)行，有利于鍋爐汽包水位的穩(wěn)定，而且使鍋爐蒸發(fā)區(qū)流速更加穩(wěn)定，有效提高過(guò)了鍋爐蒸發(fā)區(qū)的熱交換效率，對(duì)提高鍋爐的效率有很大的幫助。

結(jié)論：

在母管制供水的鍋爐運(yùn)行時(shí)，供水母管的壓力穩(wěn)定對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行具有重要意義。經(jīng)過(guò)對(duì)原給水控制回路的系統(tǒng)分析，增設(shè)平衡協(xié)調(diào)壓力控制系統(tǒng)后，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性，取得了良好的運(yùn)行效果。

參考文獻(xiàn)

[1]? 史月濤. 汽輪機(jī)設(shè)備與運(yùn)行[ M ] . 北京：中國(guó)電力出版社，2008.

[2]? 譚紅軍. 電動(dòng)給水泵調(diào)速方式研究[ J] . 吉林電力，2008

[3]? 辜承林，陳喬夫，熊永前. 電機(jī)學(xué)[ M ] . 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001.

作者簡(jiǎn)介：林靜（1986—），男，安徽省馬鞍山市人，工程師。2010年畢業(yè)于南京工業(yè)大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)。目前就職于中國(guó)石化集團(tuán)資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理有限公司齊魯石化分公司熱電廠，主要從事汽輪機(jī)運(yùn)行管理工作。