三循汽電雙驅(qū)水泵節(jié)電分析

（中韓（武漢）石油化工有限公司，湖北武漢市，430082）李國順

近些年公司對(duì)節(jié)能的關(guān)注度越來越高，也采取的很多的方式方法提高節(jié)能水平，已將節(jié)能深入到了生產(chǎn)現(xiàn)場的每一個(gè)環(huán)節(jié)。此文將水、電、汽三大耗能系統(tǒng)相結(jié)合，使能源得到了充分的利用。

1 改造理念

蒸汽壓力的分級(jí)應(yīng)該根據(jù)各種用戶的需求，按逐級(jí)利用、供汽平衡的原則來確定。也就是說蒸汽壓力按用戶需求對(duì)口供應(yīng)，不進(jìn)行減壓處理，才可以充分的利用有效能，從而節(jié)約能源。目前武漢分公司一方面需要使用大量外購電；另一方面3#地區(qū)域綜合車間焦化溶劑再生系統(tǒng)、常壓污水汽提系統(tǒng)和中變氣脫碳系統(tǒng)均設(shè)有重沸器，重沸器加熱后的介質(zhì)溫度為120～130℃，需要用0.5MPa蒸汽作重沸器的加熱熱源，因沒有0.5MPa蒸汽管網(wǎng)來提供0.5MPa蒸汽，目前只好采用1.0MPa的蒸汽減溫減壓后作熱源，這就使蒸汽能量的利用率降低了，造成了能量浪費(fèi)。

針對(duì)上述現(xiàn)狀，提出將三循4號(hào)循環(huán)水泵由原來的高壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)改為由汽輪機(jī)與電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，利用汽輪機(jī)將1.1MPa的蒸汽變?yōu)?.5MPa。將本來是耗費(fèi)掉的能量用來驅(qū)動(dòng)循環(huán)水泵與轉(zhuǎn)化成電能向電網(wǎng)供電；可以降低武漢分公司的外購電量，節(jié)約能源；此外，通過建立3#地區(qū)域0.5MPa蒸汽管網(wǎng)，為焦化溶劑再生系統(tǒng)、常壓污水汽提系統(tǒng)和中變氣脫碳系統(tǒng)的重沸器提供0.5MPa的蒸汽熱源，實(shí)現(xiàn)了蒸汽壓力對(duì)口供應(yīng)，不需要再進(jìn)行減壓利用，大大提高蒸汽能量的利用率。

2 工藝流程簡介

來自管網(wǎng)1#蒸汽線的1.0MPa，250℃蒸汽經(jīng)電動(dòng)閘閥、主蒸汽速關(guān)閥和調(diào)節(jié)閥進(jìn)入到單級(jí)雙支點(diǎn)背壓式汽輪機(jī)，經(jīng)過葉輪作功后，從汽缸排出進(jìn)入0.5MPa蒸汽管網(wǎng)。在排汽管線上裝有安全閥和二位式速開速關(guān)閥，以確保當(dāng)背壓過高時(shí)將一部分蒸汽排入大氣。0.5MPa、190℃蒸汽通過3#地區(qū)域內(nèi)本次新建和改建的0.5MPa蒸汽管網(wǎng)送至溶劑再生系統(tǒng)、常壓污水汽提系統(tǒng)和中變氣脫碳系統(tǒng)作為重沸器的加熱熱源。同時(shí)，由背壓式汽輪機(jī)或異步交流電機(jī)或二者同時(shí)驅(qū)動(dòng)的循環(huán)水泵將循環(huán)水由冷水池升壓至的支0.4～0.5MPa后送入管網(wǎng)。

由于汽機(jī)所能提供的軸功率取決于溶劑再生系統(tǒng)、常壓污水汽提系統(tǒng)和中變氣脫碳系統(tǒng)的用汽量。在正常情況下，為滿足上述三套系統(tǒng)的用汽，汽機(jī)所提供的軸功率大于循環(huán)水泵所需的軸功率，此時(shí)異步交流電機(jī)以發(fā)電機(jī)的方式運(yùn)行，汽輪機(jī)多余的功率用來驅(qū)動(dòng)異步交流電機(jī)向外輸出電能;當(dāng)上述三套系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致用汽量大幅減少，相應(yīng)的汽輪機(jī)的功率大幅度減小，若汽輪機(jī)所能提供的軸功率不足以帶動(dòng)循環(huán)水泵，此時(shí)異步交流電機(jī)以電動(dòng)機(jī)的方式運(yùn)行，從電網(wǎng)補(bǔ)充一部分功率來驅(qū)動(dòng)循環(huán)水泵;當(dāng)汽輪機(jī)所能提供的軸功率與循環(huán)水泵所需的功率相匹配時(shí)，此時(shí)異步交流電機(jī)作為功率平衡器運(yùn)行;當(dāng)汽輪機(jī)的供汽中斷或0.5MPa蒸汽無用戶使用時(shí)，除了在控制室關(guān)閉主汽閥外，還可在現(xiàn)場按就地儀表箱停機(jī)按鈕或手拍危急遮斷連桿的手柄，使主汽閥脫鉤關(guān)閉，致使汽輪機(jī)不工作，此時(shí)異步交流電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵，并帶著汽輪機(jī)空轉(zhuǎn)。

正常情況下，0.5MPa蒸汽管網(wǎng)的壓力由汽輪機(jī)來調(diào)節(jié)。當(dāng)機(jī)組故障時(shí)，由調(diào)壓旁路將1.1MPa(A)蒸汽調(diào)壓至0.4～0.65MPa，補(bǔ)入0.5MPa蒸汽管網(wǎng)。

3 汽電雙驅(qū)水泵系統(tǒng)主要設(shè)備簡介

3.1 汽輪機(jī)

汽輪機(jī)參數(shù)（見表1）；汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)說明①汽輪機(jī)型式：快裝雙支點(diǎn)沖動(dòng)單級(jí)背壓式；轉(zhuǎn)向：從汽輪機(jī)看水泵，汽輪機(jī)為順時(shí)針；布置方式：單層；進(jìn)汽閥型式：速關(guān)-調(diào)節(jié)組合閥；聯(lián)軸器型式：金屬疊片撓性聯(lián)軸器；潤滑方式：非強(qiáng)制甩油環(huán)潤滑。②保護(hù)裝置：軸承箱上部裝有電磁鐵，電磁鐵與速關(guān)閥用可斷開的連桿連接。當(dāng)觸發(fā)聯(lián)鎖或手動(dòng)按緊急停機(jī)按鈕時(shí)，電磁鐵得電，連桿被吸附，使其與速關(guān)閥側(cè)連桿斷開，速關(guān)閥關(guān)閉。

表1 汽輪機(jī)參數(shù)

3.2 異步電機(jī)

電機(jī)參數(shù)（見表2）；異步電機(jī)具有兩種狀態(tài)，既可作為電動(dòng)機(jī)使用，也可以作為發(fā)電機(jī)使用。在電機(jī)合閘并網(wǎng)條件下，當(dāng)原動(dòng)機(jī)提供的轉(zhuǎn)速低于電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速時(shí)，此時(shí)為電動(dòng)機(jī)狀態(tài)；當(dāng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電機(jī)，使電機(jī)轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速時(shí)，此時(shí)電機(jī)從電網(wǎng)吸收無功功率，電機(jī)便由電動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成發(fā)電狀態(tài)。發(fā)電時(shí)的電壓始終與電網(wǎng)電壓保持一致。

表2 電機(jī)參數(shù)

3.3 調(diào)速器

汽輪機(jī)的調(diào)速器型號(hào)為TG-17，是液力機(jī)械調(diào)速器，這種調(diào)速器的結(jié)構(gòu)非常簡單，安裝位置特別靈活，使用和維護(hù)保養(yǎng)也很方便，它用液力傳動(dòng)，通過金屬連桿帶動(dòng)調(diào)節(jié)閥，來控制閥門的開度，進(jìn)而調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速。主要用在非恒速的汽輪機(jī)上。其控制系統(tǒng)方塊圖見圖1。

圖1 控制系統(tǒng)方塊圖

3.4 水泵參數(shù)（見表3）

表3 水泵參數(shù)

4 汽電雙驅(qū)水泵系統(tǒng)的操作過程簡介

按通用操作步驟進(jìn)行暖管與暖機(jī)。暖機(jī)結(jié)束后，對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行逐步升速，當(dāng)轉(zhuǎn)速升至2550r/min（汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的85%）時(shí)，電機(jī)自動(dòng)合閘，此時(shí)由電機(jī)帶動(dòng)汽輪機(jī)與水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速表上顯示的轉(zhuǎn)速為電機(jī)轉(zhuǎn)速非汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速。繼續(xù)進(jìn)行汽化機(jī)升速操作，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速超過電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速時(shí)，異步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)向全廠電網(wǎng)供電。若出現(xiàn)超速、速瓦溫度過高、振動(dòng)過大，汽輪機(jī)將觸發(fā)聯(lián)鎖跳閘。

5 節(jié)能情況分析

表4展示了汽輪機(jī)在不同工況下的節(jié)電情況。

表4 節(jié)能情況分析表

6 結(jié)論

此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，運(yùn)行平穩(wěn)，對(duì)入進(jìn)口蒸汽壓力要求不高。如果電機(jī)突然停電，4號(hào)循環(huán)水泵也可以在汽輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)行，可以保證平穩(wěn)生產(chǎn)。且此系統(tǒng)充分利用了原本浪費(fèi)掉的能量，消除了蒸汽浪費(fèi)現(xiàn)象，三循4號(hào)泵電機(jī)耗電量減小或不耗電，可向全廠電網(wǎng)供電。