[摘要] 敘述定速凝結(jié)水" title="凝結(jié)水">凝結(jié)水泵改造為變頻調(diào)速" title="變頻調(diào)速">變頻調(diào)速后在張家口發(fā)電廠300MW機(jī)組的應(yīng)用情況，介紹了凝結(jié)水泵改造為變頻調(diào)速后的運(yùn)行方式和節(jié)能效果。
[關(guān)鍵詞] 變頻調(diào)速 凝結(jié)水泵 300MW機(jī)組 應(yīng)用
張家口發(fā)電廠總裝機(jī)容量為8×300MW，汽輪機(jī)組為東方汽輪機(jī)廠制造,。5、6,、7,、8號(hào)機(jī)組的凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為中壓系統(tǒng)，配裝沈陽水泵廠制造的9LDTNA-5UA型凝結(jié)水泵,，凝結(jié)水泵的電機(jī)為湘潭電機(jī)廠制造的YLST500—4型,。
運(yùn)行中升壓后的凝結(jié)水主要通過除氧器上水調(diào)整門（以下簡(jiǎn)稱上水門）調(diào)節(jié)凝結(jié)水量維持除氧器水位的穩(wěn)定，供給給水泵機(jī)械密封冷卻水,、汽輪機(jī)低壓軸封汽減溫水等輔助設(shè)備足夠的用水,，另外凝結(jié)水還要供低壓旁路減溫、低壓缸噴水減溫,、發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水箱補(bǔ)水等用水,。
圖1 為凝結(jié)水系統(tǒng)簡(jiǎn)圖
1．改造情況介紹
1.1改造目的
（1）凝結(jié)水為中壓系統(tǒng),，凝結(jié)水壓力高,。負(fù)荷300MW時(shí)凝結(jié)水壓力也不低于2.6MPa，低負(fù)荷時(shí)上水門開度更小造成凝結(jié)水壓力更高,。運(yùn)行采用上水門調(diào)節(jié)除氧器水位,，即使?jié)M負(fù)荷上水門開度也只有30%左右、低負(fù)荷時(shí)開度更小,，上水門的節(jié)流損失，造成凝結(jié)水泵的經(jīng)濟(jì)性" title="經(jīng)濟(jì)性">經(jīng)濟(jì)性很低,。
?。?）高壓力的凝結(jié)水造成凝結(jié)水管道振動(dòng)很大、凝結(jié)水最小流量調(diào)整門漏流，同時(shí)造成給水泵機(jī)械密封冷卻水管道振動(dòng)和噪音很大,、調(diào)整門多次損壞,。另外凝結(jié)泵電機(jī)運(yùn)行中振動(dòng)大，電機(jī)的線圈溫度夏季最高達(dá)100℃,。
針對(duì)上述問題,，決定采用變頻技術(shù)" title="變頻技術(shù)">變頻技術(shù)來降低凝結(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，改變凝結(jié)水泵的Q—H特性曲線,，凝結(jié)水泵的流量不變的情況下壓力得到降低,，使上水門打開、消除上水門的節(jié)流損失,。
1.2 變頻技術(shù)介紹
凝結(jié)泵的變頻器為北京利德華福技術(shù)有限公司生產(chǎn)的1000kW/6kV高壓變頻調(diào)速系統(tǒng),，型號(hào)為HARSVERT—AO6/130。容量為1350kVA,，運(yùn)行環(huán)境溫度為0℃-40℃,。
1.3 改造中遇到的問題和解決的辦法
為了降低改造成本，只將互為備用的兩臺(tái)凝結(jié)泵中一臺(tái)改造為變頻調(diào)節(jié),，這樣兩臺(tái)凝結(jié)泵在運(yùn)行時(shí)由于調(diào)節(jié)方式不同造成凝結(jié)水運(yùn)行參數(shù)各不相同,，所以遇到幾個(gè)問題。
?。?）高壓變頻調(diào)速凝結(jié)泵運(yùn)行時(shí)上水調(diào)整門打開,，利用改變凝結(jié)泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)除氧器水位造成凝結(jié)水壓力較低，最大不超過1.6MPa,。運(yùn)行中凝結(jié)水壓力隨負(fù)荷降低而下降,，“凝結(jié)水壓力低聯(lián)啟備用泵”的邏輯無法實(shí)現(xiàn)，所以取消此邏輯后增加了凝結(jié)水壓力報(bào)警,，即“凝結(jié)水壓力低于1.0MPa或高于 1.8MPa”報(bào)警,，同時(shí)取消“凝結(jié)水壓力低聯(lián)鎖停泵”和“凝結(jié)水壓力低聯(lián)開備用泵出口門”邏輯。
?。?）由于變頻凝結(jié)泵用改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)使得凝結(jié)水壓力低,，而定速凝結(jié)泵仍為上水門調(diào)整、凝結(jié)水壓力很高,，運(yùn)行一旦發(fā)生變頻凝結(jié)泵掉閘備用定速凝結(jié)泵啟動(dòng)后凝結(jié)水壓力,、流量突然增大對(duì)除氧器水位造成很大的影響。針對(duì)此問題將控制邏輯" title="控制邏輯">控制邏輯修改為當(dāng)變頻泵或者變頻泵高壓開關(guān)事故掉閘,，且發(fā)出聯(lián)啟定速泵的指令時(shí),，程序發(fā)出一個(gè)具有某函數(shù)關(guān)系的預(yù)置指令加到上水門，立即將上水門關(guān)至一定位置并且程序投入“自動(dòng)”進(jìn)行調(diào)節(jié)除氧器水位,。
?。?）運(yùn)行變頻凝結(jié)泵掉閘備用的定速凝結(jié)泵啟動(dòng)后凝結(jié)水壓力突然升高對(duì)凝結(jié)水供其它輔助設(shè)備影響很大,，特別是給水泵機(jī)械密封冷卻水系統(tǒng)，由于給水泵機(jī)械密封冷卻水壓力應(yīng)小于1.0MPa,。針對(duì)此問題在給水泵機(jī)械密封冷卻水調(diào)整門上設(shè)置給水泵機(jī)械密封水壓力低禁止關(guān)調(diào)整門和壓力高超弛關(guān)調(diào)整門的控制邏輯,，防止凝結(jié)水壓力突然升高造成給水泵機(jī)械密封冷卻水壓力過高。正常運(yùn)行中給水泵機(jī)械密封冷卻水調(diào)整門自動(dòng)調(diào)整給水泵機(jī)械密封冷卻水壓力,，防止由于凝結(jié)水壓力的變化造成給水泵機(jī)械密封冷卻水壓力過高或過低,。同時(shí)增加“給水泵機(jī)械密封水壓力高于0.8MPa或低于0.5MPa”報(bào)警。
?。?）除氧器水位增加為兩個(gè)水位計(jì),，自動(dòng)調(diào)節(jié)" title="自動(dòng)調(diào)節(jié)">自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)采用“二取均”，保證自動(dòng)調(diào)節(jié)的安全性,。除氧器水位低跳給水泵的水位信號(hào)改為“三取二”的邏輯,，防止給水泵誤跳。變頻凝結(jié)泵在變頻“自動(dòng)”方式下運(yùn)行時(shí),，上水門可以進(jìn)行遠(yuǎn)方手動(dòng)開大和關(guān)小,，增加了機(jī)組啟動(dòng)、停止和低負(fù)荷運(yùn)行調(diào)節(jié)的靈活性,。增加了“變頻器啟動(dòng)故障”報(bào)警,，同時(shí)報(bào)警為光子牌報(bào)警，光字牌報(bào)警定義為“凝結(jié)水系統(tǒng)異常”,，報(bào)警包含所有報(bào)警,，報(bào)警詳細(xì)信息查找DCS。
2．凝結(jié)水系統(tǒng)安全性試驗(yàn)
?。?）為了確認(rèn)運(yùn)行中變頻凝結(jié)泵事故跳閘定速凝結(jié)泵聯(lián)啟對(duì)系統(tǒng)的影響,，機(jī)組啟動(dòng)前對(duì)凝結(jié)泵進(jìn)行帶負(fù)荷試驗(yàn)。
變頻凝結(jié)泵運(yùn)行凝結(jié)水壓力為1.19MPa,、流量為737t/h,，除氧器上水調(diào)整門開度為88.9%。給水泵機(jī)械密封冷卻水調(diào)整門投入“自動(dòng)”運(yùn)行,，開度為78.5%,、冷卻水壓力為0.56MPa，將負(fù)荷設(shè)置為150MW,。事故停止變頻凝結(jié)泵,、定速凝結(jié)泵聯(lián)啟，上水調(diào)整門關(guān)至18.7%并投入“自動(dòng)”,，凝結(jié)水流量變?yōu)?30t/h,。給水泵機(jī)械密封冷卻水調(diào)整門關(guān)至22%，壓力最低降為0.24MPa,、最高升高為1.2MPa而后穩(wěn)定為 0.4MPa,，整個(gè)變化過程時(shí)間小于30秒,。從上述試驗(yàn)的數(shù)據(jù)認(rèn)為基本可以滿足運(yùn)行要求,。
?。?）運(yùn)行參數(shù)
凝結(jié)水泵改造前后凝結(jié)水系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)對(duì)比見表3，變頻凝結(jié)水泵振動(dòng)見表4,。
注：表中冷卻水為給水泵機(jī)械密封冷卻水,，即給水泵機(jī)械密封冷卻水調(diào)整門開度和給水泵機(jī)械密封冷卻水壓力。
3．改造后經(jīng)濟(jì)效果比較
為了確定凝結(jié)水泵改造為變頻調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性,，在300MW,、200MW、150MW負(fù)荷下對(duì)同一臺(tái)凝結(jié)泵分別進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)和節(jié)流調(diào)節(jié)電耗測(cè)試,。電功率采用卡電度表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算求得,，凝結(jié)水流量、壓力,、轉(zhuǎn)速等主要參數(shù)采用運(yùn)行表計(jì),。
表5 典型工況下數(shù)據(jù)比較
從以上數(shù)據(jù)看出采用高壓變速調(diào)節(jié)可以大大降低凝結(jié)泵的功耗，特別是低負(fù)荷更明顯（150MW時(shí)節(jié)約功耗為631.5kW,、300MW時(shí)節(jié)約功耗為 470.7kW）,。凝結(jié)水泵采用變頻調(diào)節(jié)后，按2003年電力生產(chǎn)計(jì)劃平均負(fù)荷率68.09%（204.27MW）,、運(yùn)行小時(shí)數(shù)為7047h測(cè)算,，年節(jié)電 4306.4217MWh，上網(wǎng)電價(jià)按0.32元計(jì)算,，每年節(jié)約人民幣為137.8萬元,，通過計(jì)算單機(jī)廠用電率可以下降0.3%。
4．改造后的運(yùn)行措施
改造后變頻凝結(jié)泵長期運(yùn)行,，定速凝結(jié)泵只作備用,。為了保證變頻凝結(jié)泵安全的運(yùn)行，定速凝結(jié)泵處于良好的備用,，以及凝結(jié)水供給其它輔助設(shè)備的安全運(yùn)行,，制定以下運(yùn)行措施。
?。?）正常運(yùn)行時(shí)變頻凝結(jié)泵運(yùn)行,、定速凝結(jié)泵投入備用，上水調(diào)整門開度控制在80%—95%,，利用變頻凝結(jié)泵的變頻對(duì)除氧器水位進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié),。低負(fù)荷時(shí)可以關(guān)小上水調(diào)整門維持凝結(jié)水壓力不低于1.1 MPa、凝結(jié)泵轉(zhuǎn)速不低于900r/m,，確保變頻凝結(jié)泵和凝結(jié)水供給其它輔助設(shè)備的安全運(yùn)行,。
?。?）定速凝結(jié)泵進(jìn)行定期試驗(yàn)，每月定期對(duì)凝結(jié)水泵進(jìn)行切換運(yùn)行試驗(yàn),，定速凝結(jié)水泵的定期運(yùn)行試驗(yàn)時(shí)間不得低于2小時(shí),，以保證2#凝結(jié)水泵備用時(shí)處于良好狀態(tài)。
?。?）變頻和定速凝結(jié)泵切換時(shí),，除氧器上水調(diào)整門投入“自動(dòng)”調(diào)節(jié)除氧器水位。將變頻凝結(jié)泵的轉(zhuǎn)速提升至額定轉(zhuǎn)速,，啟動(dòng)定速凝結(jié)泵,、檢查運(yùn)行正常后停止變頻凝結(jié)泵。定速凝結(jié)泵運(yùn)行時(shí),，變頻凝結(jié)泵啟動(dòng)后將變頻的指令置100%使變頻凝結(jié)泵在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行,，正常后停止定速凝結(jié)泵，然后調(diào)整變頻凝結(jié)泵的轉(zhuǎn)速直至上水調(diào)整門開大,，切除上水調(diào)整門的“自動(dòng)”,、變頻凝結(jié)泵投入“自動(dòng)”進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)。
?。?）機(jī)組啟動(dòng),、停止過程中可以將變頻凝結(jié)泵轉(zhuǎn)速控制某一值，采用上水門調(diào)節(jié),，不但使除氧器水位穩(wěn)定而且可以保證其他輔助設(shè)備有足夠壓力的冷卻水,，如低壓旁路減溫水、疏水?dāng)U容器減溫噴水,、低壓缸減溫噴水等,。變頻凝結(jié)泵在轉(zhuǎn)速600—800r/m振動(dòng)非常大、可能是臨界轉(zhuǎn)速區(qū),，所以變頻凝結(jié)泵啟動(dòng),、停止和運(yùn)行中嚴(yán)禁在此轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)行。
5．結(jié)論
?。?）凝結(jié)泵改造為變頻調(diào)節(jié)是安全可靠的,，減小了凝結(jié)水管道的振動(dòng)，降低了凝結(jié)水泵電機(jī)線圈溫度,。
?。?）凝結(jié)水泵改造為變頻調(diào)速，取消了凝結(jié)水的節(jié)流調(diào)節(jié),，凝結(jié)泵的節(jié)電效果是非常明顯的,。
（3）運(yùn)行值班人員應(yīng)加強(qiáng)檢查,，特別是變頻器的檢查,、維護(hù),，根據(jù)凝結(jié)水系統(tǒng)的要求及時(shí)調(diào)整以保證安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,。