王軍

摘 要：針對海南洋浦電廠82MW余熱機(jī)組凝結(jié)水泵的變頻改造及節(jié)能效益進(jìn)行分析。在保證凝結(jié)水系統(tǒng)可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上，采用“一拖二”的方式對凝結(jié)水泵進(jìn)行變頻改造。從而降低能源消耗，提高機(jī)組效率。

關(guān)鍵詞：凝結(jié)水泵；變頻改造；節(jié)能效益

中圖分類號：TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

概述

洋浦電廠于1994年建廠，有兩臺西門子V94.2型燃機(jī)，裝機(jī)容量為2*140MW。隨著社會的發(fā)展，考慮到資源的合理利用。于2002年擴(kuò)建兩臺余熱機(jī)組，并于2004年6月20日及2005年1月15日投產(chǎn)。兩臺機(jī)組的汽輪機(jī)型號為：LN82.6-8.0/0.65/530/250型，系哈爾濱汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)制造的雙壓、單軸、單缸、沖動、凝汽式汽輪機(jī)；設(shè)計凝結(jié)水泵采用定速節(jié)流調(diào)節(jié)，由于洋浦電廠作為海南省主力調(diào)峰電廠，機(jī)組調(diào)峰幅度較大，長期在額定負(fù)荷的40%-90%之間運(yùn)行，節(jié)流損失較大，廠用電率較大。為降低發(fā)電成本，有效降低廠用電率，洋浦電廠對凝結(jié)水泵進(jìn)行變頻改造，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

一、凝結(jié)水系統(tǒng)簡介

洋浦電廠2*82MW余熱機(jī)組凝結(jié)水泵采用上海凱士比泵有限公司制造的NLT200-320型立式多級離心泵，凝結(jié)水泵電機(jī)采用湘譚電機(jī)股份有限公司配套的YKKL355-4型。具體參數(shù)如表1、表2：

凝結(jié)水泵作為凝結(jié)水系統(tǒng)中的主要輔機(jī)，主要任務(wù)是將凝結(jié)水送至除氧器，同時也各路減溫水的主要來源。凝結(jié)水系統(tǒng)運(yùn)行時，兩臺凝結(jié)水泵一臺運(yùn)行，一臺備用。凝結(jié)水泵在變頻改造前，凝結(jié)水泵定速運(yùn)行，采用調(diào)節(jié)除氧器水位調(diào)整門開度的方式調(diào)節(jié)凝結(jié)水量來控制除氧器的水位。根據(jù)負(fù)荷變化，除氧器水位開度一般為15%-40%，凝結(jié)水泵電流一般為18-20A。由此可見在工頻運(yùn)行方式下凝結(jié)水泵長期處于節(jié)流狀態(tài)。

二、變頻改造的節(jié)能原理、凝結(jié)水泵變頻改造方案及相關(guān)邏輯。

針對上述問題，洋浦電廠決定采用變頻技術(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，在凝結(jié)水泵流量不變的情況下壓力的降低，使除氧器水位調(diào)整門全開，降低節(jié)流損失。

2.1凝結(jié)水泵變頻改造的理論基礎(chǔ)

凝結(jié)水泵變頻改造的理論基礎(chǔ)就是流體機(jī)械相似定律，這一定律可以表達(dá)出變速運(yùn)行凝泵的揚(yáng)程、流量、轉(zhuǎn)速和軸功率之間的關(guān)系，具體表達(dá)式如下：

根據(jù)上式的關(guān)系，凝泵轉(zhuǎn)速與出口流量為正比關(guān)系，凝泵功耗與轉(zhuǎn)速三次方為正比關(guān)系，這就說明，只要將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量改變即可起到節(jié)約能耗的作用，當(dāng)然，要注意到，凝泵在定速運(yùn)行的過程中，其效率曲線不會發(fā)生變化，在流量的不斷減小之下，泵效率下降速度較快，因此，使用變速調(diào)節(jié)方法時看，應(yīng)該適當(dāng)改變效率曲線，一般情況下，只要保持凝泵在50%以上的額定轉(zhuǎn)速，既可以保證其高效率的運(yùn)行，雖然在運(yùn)行的過程中會有頻率轉(zhuǎn)換損失，但是這些損失很小，基本上可以忽略。

2.2凝結(jié)水泵變頻改造方案

為了減少改造投資，便于維護(hù)，采用單臺變頻供兩臺凝結(jié)水泵電機(jī)，即“一托二”自動變頻/工頻切換控制方案。正常時變頻器拖動一臺凝結(jié)水泵運(yùn)行，另一臺凝結(jié)水泵工頻聯(lián)鎖備用，若工作泵因故停運(yùn)或凝結(jié)水母管壓力低，則備用泵聯(lián)動運(yùn)行。變頻調(diào)速系統(tǒng)接入電廠DCS系統(tǒng)，DCS按設(shè)定程序?qū)崿F(xiàn)對凝結(jié)水泵電機(jī)的自動控制。

2.3凝泵變頻改造后水位控制系統(tǒng)

由于正常運(yùn)行方式為一臺泵變頻運(yùn)行，另一臺工頻備用，所以除氧器水位調(diào)節(jié)分別采用兩套控制方案：一套為工頻方式下的除氧器水位調(diào)整門控制方案，另一套為變頻方式下的凝泵速度控制方案，同時實(shí)現(xiàn)了兩種運(yùn)行方式切換時水位控制的無擾切換。工頻狀態(tài)下，凝結(jié)水系統(tǒng)通過除氧器水位調(diào)整門開度來控制除氧器水位高低。變頻狀態(tài)下，主要通過凝結(jié)水泵速度來控制除氧器水位高低，除氧器水位調(diào)整門處于全開狀態(tài)。

2.4控制邏輯設(shè)計

2.4.1由于凝泵變頻運(yùn)行時壓力較低，為了保證高、低壓旁路減溫水，汽機(jī)低壓缸減溫水，軸封汽減溫水等正常用水，通過試驗確定凝結(jié)水泵最低工作壓力，最終確定變頻器啟動后的最小頻率為30HZ，即凝結(jié)水泵變頻運(yùn)行最低轉(zhuǎn)速為490r/min。

2.4.2原凝結(jié)水母管壓力低至1.0MPA時聯(lián)動備用泵，改為凝結(jié)水母管壓力低至0.45MPa報警，0.32時聯(lián)動備用泵。

2.4.3原凝結(jié)水壓力低至0.5MPa時閉鎖高、低壓旁路，改為凝結(jié)水壓力低至0.3MPa時閉鎖高、低壓旁路。

三、凝結(jié)水泵變頻改造后的節(jié)能效果分析

通過變頻改造前后運(yùn)行時不同工況下的參數(shù)對比，發(fā)現(xiàn)節(jié)電效果顯著。

凝泵變頻改造前后參數(shù)對比如表3：

根據(jù)公式計算得出P：電動機(jī)總功率；I：電動機(jī)輸入電流；U：電動機(jī)輸入電壓；cosφ：功率因數(shù)。

電機(jī)的功率計算公式為： P=1.732*U*I*cosΦ

其中，母線電壓為6.4KV，工頻功率因數(shù)為0.85，變頻功率因數(shù)為0.94

變頻改造前后不同負(fù)荷下凝泵功率比較如表4

2013年#1汽輪機(jī)發(fā)電量平均1834萬Kwh/月，平均運(yùn)行316小時/月；#2汽輪機(jī)發(fā)電量平均2800萬Kwh/月，平均運(yùn)行527小時/月。根據(jù)上圖計算，得出#1機(jī)變頻改造后每年節(jié)電64萬Kwh，#2機(jī)變頻改造后每年節(jié)電38萬Kwh。兩臺機(jī)2013年共計節(jié)電102萬Kwh。按上網(wǎng)電價0.42元/KW.h計算，2013年共計節(jié)電約43萬元。

參考文獻(xiàn)

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