（華能北方上都發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古自治區(qū) 正藍(lán)旗 027200）

一、選題理由

1.開(kāi)式泵長(zhǎng)期在工頻模式下運(yùn)行，造成電機(jī)在額定電流下工作，既浪費(fèi)電能及增加廠用電，又影響電機(jī)壽命。

2.開(kāi)式泵工頻運(yùn)行，造成開(kāi)式水量相對(duì)過(guò)大，開(kāi)式水用戶經(jīng)常調(diào)門(mén)開(kāi)度很小，節(jié)流損失較大。

二、現(xiàn)狀調(diào)查

（一）我們調(diào)查2018 年#4 機(jī)開(kāi)式泵全年運(yùn)行的本地汽溫和開(kāi)式水溫并將數(shù)據(jù)匯總、分析：

優(yōu)化前：開(kāi)式水系統(tǒng)來(lái)水自輔機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)，輔機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)每臺(tái)機(jī)配有一臺(tái)輔機(jī)泵運(yùn)行，一臺(tái)輔機(jī)泵備用，出口壓力達(dá)到0.28MPa，至開(kāi)式泵入口壓力為0.24MPa，機(jī)力通風(fēng)塔風(fēng)機(jī)通過(guò)高、低速切換來(lái)冷卻循環(huán)水。輔機(jī)水來(lái)水通過(guò)開(kāi)式泵可升壓至0.38MPa 左右，完全滿足開(kāi)式水用戶、水環(huán)真空泵、主機(jī)潤(rùn)滑油冷卻器需求。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，夏季高溫時(shí)期，通過(guò)機(jī)力通風(fēng)塔風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行，開(kāi)式水溫度可控制在26 攝氏度，閉式水溫最高升至34 攝氏度，溫度完全滿足閉式水用戶。

由于上都電廠所在正藍(lán)旗地區(qū)冬季氣溫較低，且時(shí)間較長(zhǎng)，最低環(huán)境溫度達(dá)到-35 攝氏度，導(dǎo)致循環(huán)水溫度很低，開(kāi)式水溫度最低達(dá)到6 攝氏度，停運(yùn)機(jī)力通風(fēng)塔風(fēng)機(jī)時(shí)，開(kāi)式水溫12 攝氏度，此時(shí)開(kāi)式水用戶用水量下降較多，輔機(jī)循環(huán)水泵工頻長(zhǎng)期運(yùn)行，來(lái)水壓力為0.24MPa-0.25MPa，可以滿足開(kāi)式水用戶用水量。冬季氣溫最低時(shí)，三臺(tái)機(jī)力通風(fēng)塔風(fēng)機(jī)可停止運(yùn)行。

（二）2018 年#4 機(jī)開(kāi)式泵全年啟停情況和運(yùn)行電流參數(shù)匯總、分析：

2018 年#4 機(jī)除了機(jī)組調(diào)停和大小修之外，開(kāi)式水系統(tǒng)基本連續(xù)運(yùn)行，這樣一來(lái)開(kāi)式泵保持長(zhǎng)周期工頻運(yùn)行可見(jiàn)電耗之大，明顯影響機(jī)組廠用電率，同時(shí)又降低該泵使用壽命。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算#4機(jī)組的開(kāi)式泵當(dāng)年的9個(gè)月電耗：

公式：W=UIt

W：電量單位（MWh）

U：電壓?jiǎn)挝唬╒）

I：電流單位（A）

t：時(shí)間單位（t）

W=UIt=75×3000×（270×24）=1458MW

三、目標(biāo)確立

開(kāi)式水所帶用戶既包括開(kāi)式水直接用戶，也包括閉式水熱交換器，所以開(kāi)式水供水量，應(yīng)根據(jù)開(kāi)式水和閉式水用戶所需冷卻水是否能夠滿足來(lái)確定。

根據(jù)規(guī)程所列開(kāi)、閉式水各用戶冷卻水溫度可知，開(kāi)式水運(yùn)行需滿足閉式水溫為24-35℃，因此開(kāi)式泵運(yùn)行方式應(yīng)根據(jù)閉式水系統(tǒng)回水溫度確定。

開(kāi)式泵改造前的狀況可以總結(jié)為，長(zhǎng)期工作在工頻模式下，提供的開(kāi)式水量過(guò)大，用戶消耗不了，造成電能浪費(fèi)。合理調(diào)整開(kāi)式泵的運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)開(kāi)式泵既安全又節(jié)能的運(yùn)行。首先，我們要探討一下停開(kāi)式泵節(jié)能是否可行。

（一）理論依據(jù)

我們需要引入幾個(gè)定律

1.流量比例定律：水泵的流量與轉(zhuǎn)速成正比

Q1/Q2=n1/n2

2.揚(yáng)程比例定律：水泵的揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比

H1/H2=(n1/n2)

3.軸功率比例定律：水泵的輸出功率與轉(zhuǎn)速的3 次方成正比

（二）依據(jù)規(guī)程設(shè)備參數(shù)：

根據(jù)軸功率比例定律

P2/P1=(268.4/400)=0.671

上表各項(xiàng)參數(shù)對(duì)比，停運(yùn)開(kāi)式泵滿足開(kāi)式水各用戶用水壓力，同時(shí)，在此假設(shè)條件下停泵運(yùn)行耗能會(huì)降低，且安全。

四、原因分析

針對(duì)#4 機(jī)開(kāi)式泵運(yùn)行進(jìn)行多方面分析，工頻運(yùn)行確實(shí)安全、可靠，保證供水量，長(zhǎng)周期一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。但這種運(yùn)行方式存在以下不足：

（一）電機(jī)壽命降低，夏季高溫時(shí)節(jié)，電機(jī)繞組溫度偏高。

（二）電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，線圈損耗嚴(yán)重。

（三）低溫環(huán)境下，開(kāi)式水用戶用水量低，易造成節(jié)流損失，同時(shí)對(duì)調(diào)節(jié)閥門(mén)沖刷嚴(yán)重，影響調(diào)門(mén)使用壽命。

（四）由于高壓設(shè)備，設(shè)備用電量偏大，對(duì)廠用電率明顯有影響，造成廠用電率升高。

五、要因確認(rèn)

工頻運(yùn)行方式的優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)式循環(huán)冷卻水水量大，開(kāi)式水可靠性較高。但是缺點(diǎn)也十分明顯：

（一）開(kāi)式泵轉(zhuǎn)速不能調(diào)節(jié)，無(wú)法根據(jù)用戶需要調(diào)整開(kāi)式水量，運(yùn)行方式不靈活。

（二）開(kāi)式泵長(zhǎng)期在工頻模式下運(yùn)行，造成電機(jī)在額定電流下工作，既浪費(fèi)電能，又影響電機(jī)壽命。

（三）開(kāi)式泵工頻運(yùn)行，造成開(kāi)式水量相對(duì)過(guò)大，開(kāi)式水用戶經(jīng)常調(diào)門(mén)開(kāi)度很小，節(jié)流損失較大。

所以，經(jīng)過(guò)上述分析，采用停運(yùn)開(kāi)式泵運(yùn)行方式還是可行。

六、制定對(duì)策

根據(jù)本次現(xiàn)狀調(diào)查及目標(biāo)分析，對(duì)本次課題的“減少開(kāi)始泵運(yùn)行時(shí)間，降低廠用電率”制定如下對(duì)策。

（一）抽調(diào)2018 年開(kāi)式泵運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)。

（二）計(jì)劃選取1-4 月份、10-12 月份的開(kāi)式泵停運(yùn)后輔機(jī)水系統(tǒng)、開(kāi)式水系統(tǒng)、閉式水系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

（三）小組成員跟蹤每月環(huán)境溫度對(duì)應(yīng)下的輔機(jī)水溫和開(kāi)式水溫度。

（四）同時(shí)記錄停泵后，開(kāi)式水用戶溫度變化幅度。

（五）針對(duì)停泵后的運(yùn)行工況，制定因開(kāi)式水溫度、用戶溫度高、開(kāi)式水壓力低的安全措施。

（六）針對(duì)停泵后的開(kāi)式泵出口門(mén)開(kāi)關(guān)邏輯進(jìn)行修改，保持出口門(mén)全開(kāi)。

七、對(duì)策實(shí)施

從2019 年1 月份開(kāi)始，執(zhí)行該課題對(duì)策，通過(guò)人員實(shí)施跟蹤每天氣溫變化和對(duì)比上一年的氣溫、開(kāi)式水溫情況，完全可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)式水系統(tǒng)停開(kāi)式泵可以安全運(yùn)行。進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，1-4月份、10-12月份開(kāi)式水系統(tǒng)保持停泵運(yùn)行方式。與預(yù)期相符，各項(xiàng)參數(shù)負(fù)荷規(guī)程規(guī)定參數(shù)。

根據(jù)規(guī)程所列開(kāi)、閉式水各用戶冷卻水溫度可知，開(kāi)式水運(yùn)行需滿足閉式水溫為24-35 度，因此開(kāi)式泵運(yùn)行方式應(yīng)根據(jù)閉式水系統(tǒng)回水溫度確定。

a、當(dāng)開(kāi)式水用戶溫度調(diào)節(jié)閥關(guān)閉50%或全關(guān)，且開(kāi)式水溫在20 度以下且閉式水低于24 度時(shí)，停止開(kāi)式泵。

b、當(dāng)開(kāi)式水溫度超過(guò)20 度，或閉式水溫度24 度時(shí)，開(kāi)式水用戶溫度調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí)，恢復(fù)開(kāi)式泵運(yùn)行。

c、提前控制輔機(jī)水溫度，按輔機(jī)水實(shí)際溫度及時(shí)啟停機(jī)力通風(fēng)塔風(fēng)機(jī)，保持開(kāi)式水溫度滿足可以停泵需求。

d、當(dāng)停運(yùn)開(kāi)式泵時(shí)，應(yīng)對(duì)兩臺(tái)開(kāi)式泵出口邏輯進(jìn)行更改，停運(yùn)期間出口門(mén)全開(kāi)。

e、監(jiān)視輔機(jī)水供水壓力、開(kāi)式泵出口壓力，滿足開(kāi)式泵出口壓低不低于0.2MPa。

八、效果檢查

下圖為開(kāi)式泵投運(yùn)與停運(yùn)在2018年和2019年典型月份的對(duì)比?？梢钥闯?，春季和秋季、冬季，既開(kāi)式水需求量在較低水平，開(kāi)式水系統(tǒng)改為停開(kāi)式泵運(yùn)行方式可節(jié)約可觀的電能，能耗為零，每天都可降低大量電耗。

九、經(jīng)濟(jì)效益

靈活調(diào)整開(kāi)式泵運(yùn)行方式，可以節(jié)約大量的電能，根據(jù)抽樣統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，全年按此方式運(yùn)行，單臺(tái)機(jī)組可以節(jié)省電量981.68MW，節(jié)省資金：312174.24元，按照這此數(shù)據(jù)全廠6 臺(tái)機(jī)組共計(jì)可節(jié)省1873045.44 元。

十、鞏固措施

為了開(kāi)式水系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，小組所有成員經(jīng)過(guò)各方面考慮，總結(jié)一下措施進(jìn)行鞏固

（一）為了同流效果更好，減少節(jié)流損失及提高開(kāi)式水壓力，達(dá)到更好的冷卻效果，對(duì)開(kāi)式泵組進(jìn)行加裝旁路系統(tǒng)。

（二）優(yōu)化開(kāi)式泵停運(yùn)狀態(tài)時(shí)的啟動(dòng)邏輯，開(kāi)啟出口門(mén)，保證發(fā)生異?？梢约皶r(shí)啟動(dòng)。

（三）定期對(duì)開(kāi)式泵入口濾網(wǎng)進(jìn)行沖洗，保證最小開(kāi)式水壓力。

十一、總結(jié)及下一步打算

通過(guò)以上分析對(duì)比可以得出，開(kāi)式泵的優(yōu)化運(yùn)行需要根據(jù)開(kāi)式水用戶需求和開(kāi)式水溫度靈活地調(diào)整運(yùn)行方式。所以，春秋冬季減少開(kāi)式泵運(yùn)行小時(shí)是最佳的節(jié)能方式。我公司所處的張家口地區(qū)冬季較長(zhǎng)，當(dāng)氣溫下降后根據(jù)邊界條件及時(shí)調(diào)整開(kāi)式泵運(yùn)行方式，倒為旁路運(yùn)行，可以降低設(shè)備損耗，提高冷卻質(zhì)量。但無(wú)論何種運(yùn)行方式，開(kāi)式泵的節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行必須要以安全為前提，在投旁路和直接經(jīng)過(guò)開(kāi)式泵運(yùn)行方式下，更要加強(qiáng)開(kāi)、閉式水用戶的溫度，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)根據(jù)需要及時(shí)調(diào)整，優(yōu)先保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)：

在此基礎(chǔ)上，針對(duì)5-9 月份期間開(kāi)式水冷卻用戶用水量大的時(shí)候，進(jìn)一步研究是否可以再降低開(kāi)式泵出力，根據(jù)具體情況，滿足用戶冷卻條件，進(jìn)行水量可調(diào)式的調(diào)整方式。針對(duì)這一情況，小組成員研究結(jié)論：將一臺(tái)開(kāi)式泵改成變頻模式，一臺(tái)工頻備用，這樣一來(lái)，在原有的基礎(chǔ)上，全年電量可以進(jìn)一步降低，達(dá)到最佳節(jié)能效果。