凝結(jié)水泵變頻改造與應(yīng)用

韓 耀 王海苗 王曉華

（兗礦國宏化工有限責(zé)任公司 山東 鄒城 273500）

1 研發(fā)的必要性及意義

我公司熱電車間的發(fā)電汽輪機(jī)裝有兩臺4N6X-2抽凝式凝結(jié)水泵，由于投產(chǎn)時間早，自動化程度較低。凝結(jié)水泵是汽水系統(tǒng)中一個重要組成部分，它在凝汽器和除氧器之間，負(fù)責(zé)把經(jīng)過汽輪機(jī)做功后的蒸汽在凝汽器凝結(jié)成的水，經(jīng)過一系列設(shè)備輸送到除氧器?，F(xiàn)在所有電廠的凝結(jié)水泵都采用工頻泵，汽水系統(tǒng)中有關(guān)凝汽器和除氧器的水位調(diào)節(jié)分別由化學(xué)補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥和凝結(jié)水泵出口調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)。除氧器和熱水井水位仍要依靠運(yùn)行人員手動進(jìn)行調(diào)整。

凝結(jié)水泵屬中低壓冷水泵，其吸入側(cè)為真空狀態(tài)。機(jī)組設(shè)計一臺運(yùn)行，一臺備用。現(xiàn)有凝泵維護(hù)量大，盤根易漏空氣，導(dǎo)致真空低停機(jī)，并且以運(yùn)行6年，效率低，耗電大。

為確保汽水工藝系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)計只用一臺變頻器控制一臺泵，而另一臺凝結(jié)水泵繼續(xù)進(jìn)行工頻運(yùn)行，用來防止變頻器故障時備用投入，變頻調(diào)速系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)控制部分采用PLC控制器。

2 研發(fā)的主要內(nèi)容

化學(xué)補(bǔ)充水由“除氧器式”改為“凝汽器式”的可行性計算，研究補(bǔ)充水的補(bǔ)入點(diǎn)及補(bǔ)充水量，若補(bǔ)水量過大，將無法將補(bǔ)充水中的含氧量降到要求值以下，造成凝結(jié)水含氧量超標(biāo)，從而腐蝕凝結(jié)水管道；上述問題可采用合理的補(bǔ)水方式解決，我們采用霧化狀態(tài)補(bǔ)水，擴(kuò)大淋水面積，預(yù)計可得到較好的除氧效果，從凝汽器喉部補(bǔ)水，并使用噴嘴，強(qiáng)化補(bǔ)充水與排汽間的換熱，使補(bǔ)充水易達(dá)到飽和，為氣體從水滴中溢出擴(kuò)散出來，創(chuàng)造了條件，同時，又防止出現(xiàn)補(bǔ)水沿著凝汽器內(nèi)壁流動的現(xiàn)象。

3 研究達(dá)到的目標(biāo)及主要技術(shù)指標(biāo)

1）總體設(shè)計目標(biāo)

（1）將化學(xué)補(bǔ)充水由“除氧器式”改為“凝汽器式”，充分利用凝汽器的結(jié)構(gòu)特性，最大限度地降低凝汽器的真空度。

（2）采用變頻調(diào)速裝置來控制凝結(jié)水泵(一工頻一變頻)，實現(xiàn)除氧器和熱水井水位的自動控制，使熱水井水位保持在低位運(yùn)行狀態(tài)，并使除氧器保持穩(wěn)定水位運(yùn)行，達(dá)到高效除氧的目的。

2）主要技術(shù)指標(biāo)

（1）保持凝汽器的真空是電廠節(jié)能的重要內(nèi)容。

據(jù)估算，中小型機(jī)組真空每提高1%，機(jī)組功率可增加1%，煤耗下降1%，若一臺6MW機(jī)組，以每年運(yùn)行7000h計，每年可多發(fā)電42萬kW.h，節(jié)約標(biāo)煤210噸。

我們通過取證、分析，確定了水的補(bǔ)入狀態(tài)應(yīng)霧化從喉部補(bǔ)入，最好能形成一個“霧化帶”。這樣可以強(qiáng)化補(bǔ)充水與排汽間的換熱，使補(bǔ)充水易達(dá)到飽和，為氣體從水滴中流出擴(kuò)散出來創(chuàng)造了條件。

（2）采用變頻調(diào)速裝置來控制凝結(jié)水泵的出水量，從而控制凝汽器熱水井水位在低位運(yùn)行是本項目的另一個重要內(nèi)容。

工藝系統(tǒng)中的兩臺凝結(jié)水泵的工作方式是一運(yùn)一備。正常時一般用變額器控制運(yùn)行泵，為了保證控制對象在正常工作范圍內(nèi)，控制系統(tǒng)通過PLC進(jìn)行被調(diào)量閉環(huán)控制，即由變送器檢測被調(diào)量，送入PLC與設(shè)定值比較，進(jìn)行PI調(diào)節(jié)運(yùn)算，其輸出控制變頻器的頻率，從而調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，達(dá)到保證被調(diào)量在正常范圍內(nèi)變化。

當(dāng)變頻控制的工作泵發(fā)生故障跳閘，或出力不足等故障時，另一臺泵會自動工頻投入運(yùn)行（與原自投方式一致）。將發(fā)生故障的泵處理好后，再按上述方式切換至變頻運(yùn)行。

4 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

1）關(guān)鍵技術(shù)

（1）正常運(yùn)行時凝汽器的排汽壓力與排汽溫度的關(guān)系是飽和蒸汽的壓力和溫度的關(guān)系，也就是凝汽器的排汽壓力是由相應(yīng)的飽和蒸汽溫度來決定的，而飽和蒸汽的溫度與內(nèi)、外界冷卻介質(zhì)的熱交換程度有關(guān)。

根據(jù)等效焓降法，將化學(xué)補(bǔ)充水由“除氧器式”改為“凝汽器式”，是達(dá)到在凝汽器內(nèi)能良好吸收排汽熱量以改善汽輪機(jī)真空的最好方式之一。

（2）采用變頻調(diào)速裝置來控制凝結(jié)水泵的出水量，從而控制凝汽器熱水井水位在低位運(yùn)行是本項目的另一個關(guān)鍵技術(shù)。

2）創(chuàng)新點(diǎn)

（1）利用冷凝器的真空除氧，用除鹽水提高機(jī)組的真空，節(jié)約燃料。

（2）克服小機(jī)組母管制運(yùn)行的特點(diǎn)，利用PLC、變頻調(diào)節(jié)實現(xiàn)熱水井、除氧器水位自控，節(jié)約電能。

5 實施該項目的可行性及可靠性分析

等效焓降法是近幾年來發(fā)展起來的一門熱工理論，電力部推廣的重點(diǎn)節(jié)能措施，作為一種新的熱力系統(tǒng)計算分析方法，在熱力系統(tǒng)局部變化定量分析中簡捷、方便、準(zhǔn)確。是熱力系統(tǒng)優(yōu)化、節(jié)能改造的理論依據(jù)，對挖掘節(jié)能潛力，搞好節(jié)能技術(shù)改造有著重要意義。

根據(jù)此一理論，我們對我廠的運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，依據(jù)分析的結(jié)果，認(rèn)為在凝汽器中增設(shè)一套裝置，把化學(xué)補(bǔ)充水打入凝汽器中，使排出的乏汽迅速冷卻，從而提高真空和熱電廠和回?zé)峤?jīng)濟(jì)性，同時降低給水的含氧量和排汽溫度。

6 經(jīng)濟(jì)效益分析及產(chǎn)業(yè)化方向

除鹽水經(jīng)冷凝器噴水減溫口噴入冷凝器，經(jīng)計算排氣溫度降可降3－5度，機(jī)組熱效率提高約1%，額定公況下鍋爐煤泥耗量為16930kg/h,年運(yùn)行小時數(shù)按7000小時計算，兩臺機(jī)組年節(jié)約煤泥量為1185噸，約20萬元。

我公司現(xiàn)有兩臺凝結(jié)水泵，電機(jī)功率30kW，電流56.9A，流量80m3，水量調(diào)節(jié)靠給水再循環(huán)門控制，凝結(jié)水泵實際流量僅70℅，變頻后每臺泵節(jié)約9kW/h，兩臺機(jī)組年節(jié)約電量12.9萬度，約6.5萬元。

采用該項目提高了除氧的連續(xù)性，由一級除氧改為兩級除氧，確保給水系統(tǒng)、鍋爐本體特別是省煤器不受氧腐，延長了設(shè)備安全使用壽命。