凝結(jié)水泵節(jié)能改造淺析

路永剛

摘 要：凝結(jié)水泵是火力發(fā)電廠重要的輔機(jī)設(shè)備，是保證機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要設(shè)備。阜新金山煤矸石熱電有限公司每臺(tái)機(jī)組共有3臺(tái)凝結(jié)水泵，原設(shè)計(jì)為2臺(tái)運(yùn)行、1臺(tái)備用，但因設(shè)備選型不準(zhǔn)確，導(dǎo)致在機(jī)組出力達(dá)到較大工況時(shí)，必須采取3臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行的方式，進(jìn)而造成了較大的節(jié)流損失。因此，經(jīng)過(guò)技術(shù)人員的深入研究，對(duì)凝結(jié)水泵進(jìn)行了增容和變頻改造，這樣既有效實(shí)現(xiàn)了2臺(tái)運(yùn)行、1臺(tái)備用的運(yùn)行方式，也實(shí)現(xiàn)了凝結(jié)水泵節(jié)能降耗的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：凝結(jié)水泵；變頻改造；火力發(fā)電廠；鍋爐

中圖分類號(hào)：TH38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.23.153

我公司的機(jī)組容量為4×150 MW，鍋爐采用無(wú)錫鍋爐廠生產(chǎn)的循環(huán)流化床鍋爐。#1和#2發(fā)電機(jī)組為南京汽輪機(jī)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的C150-13.24/535/535型單抽、雙缸雙排氣、超高壓、一次中間再熱、抽汽凝汽式汽輪機(jī)；#3和#4發(fā)電機(jī)組為武漢汽輪機(jī)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的N150-13.24/535/535型單抽、雙缸雙排氣、超高壓、一次中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)。DCS控制系統(tǒng)采用上海艾默生公司生產(chǎn)的OVATION系統(tǒng)。每臺(tái)機(jī)組配置有3臺(tái)凝結(jié)水泵，正常情況下為2臺(tái)運(yùn)行、1臺(tái)備用，依靠凝結(jié)水調(diào)整門(mén)調(diào)整水量。凝結(jié)水泵的型號(hào)為460III-6，額定流量為192 t/h，揚(yáng)程為194.8 m，配電機(jī)的功率為160 kW。

1 機(jī)組改造前的狀態(tài)

改造前，當(dāng)機(jī)組容量達(dá)到130 MW時(shí)，2臺(tái)凝結(jié)水泵已無(wú)法滿足生產(chǎn)運(yùn)行的要求，需要同時(shí)開(kāi)啟3臺(tái)凝結(jié)水泵。但運(yùn)行3臺(tái)凝結(jié)水泵既增大了節(jié)流損失，還提高了電耗，不利于我公司經(jīng)濟(jì)效益的提升和機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2 改造過(guò)程

為了合理安排泵的運(yùn)行方式，提高凝結(jié)水泵運(yùn)行的可靠性，特別是降低凝結(jié)水泵電耗，我公司決定改造凝泵。根據(jù)我公司凝結(jié)水泵的實(shí)際運(yùn)行狀況，并通過(guò)與水泵廠家的溝通，與已成功改造凝結(jié)水泵的單位的交流，決定將此次改造分為以下2步：①更換2臺(tái)凝結(jié)水泵的葉輪和導(dǎo)葉，材質(zhì)為2 Cr13，其他部套和零件仍用原有部件。通過(guò)計(jì)算，改造后的凝結(jié)水泵流量為213.3 t/h，揚(yáng)程為220 m。②在保持原電機(jī)不變的情況下，在2臺(tái)增容泵中加設(shè)了變頻器控制。變頻器選用ABB的產(chǎn)品，變頻器容量與原凝結(jié)水泵電機(jī)相匹配，變頻器控制由機(jī)組DCS控制系統(tǒng)控制。

3 變頻控制技術(shù)介紹

交流變頻調(diào)速技術(shù)是集電力電子、自動(dòng)控制、微電子和電機(jī)學(xué)等學(xué)科于一身的高新技術(shù)。由于該技術(shù)具有較大的功率因數(shù)、節(jié)能效果，以及輸入功率小、啟動(dòng)順暢、控制精度高等特點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、泵類電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制中。為了保證生產(chǎn)具有可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)均留有一定的富余量。當(dāng)電機(jī)無(wú)法在滿負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，除了無(wú)法達(dá)到動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的要求外，多余力矩還增加了有功功率消耗，進(jìn)而造成電能浪費(fèi)。對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備，傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過(guò)調(diào)整入口或出口擋板、閥門(mén)的開(kāi)度，進(jìn)而調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸入功率大，且在擋板、閥門(mén)的截流過(guò)程中能源消耗過(guò)大。當(dāng)使用變頻調(diào)速時(shí)，如果流量要求較低，則通過(guò)降低泵或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速即可滿足生產(chǎn)要求。

由流體力學(xué)可知：

P=QH. （1）

式（1）中：P為功率；Q為流量；H為壓力。

流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比。如果水泵的運(yùn)行效率恒定，當(dāng)調(diào)節(jié)流量下降時(shí)，則轉(zhuǎn)速N將按一定比例下降。此時(shí)，軸輸出功率P按一定立方關(guān)系下降，即水泵電機(jī)的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似為立方比的關(guān)系。因此，當(dāng)流量Q降低時(shí)，可調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N按一定比例降低，進(jìn)而使電動(dòng)機(jī)的功率P將按三次方關(guān)系大幅度降低。采用該方法比調(diào)節(jié)擋板、閥門(mén)的方式節(jié)省40%～50%的電能，從而達(dá)到節(jié)電的目的。

4 改造后的效果

凝結(jié)水泵節(jié)能改造后，從機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際情況看，運(yùn)行2臺(tái)增容凝結(jié)水泵即可完全滿足機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行的要求，且變頻器的功率為93%左右，不僅實(shí)現(xiàn)了2臺(tái)運(yùn)行、1臺(tái)備用的運(yùn)行方式，也達(dá)到了節(jié)能的目的。通過(guò)初步計(jì)算，凝結(jié)水泵節(jié)能改造前，3臺(tái)凝結(jié)水泵運(yùn)行對(duì)應(yīng)的電功率約為410 kW；節(jié)能改造后，雙泵變頻運(yùn)行的功率約為249 kW，節(jié)電率達(dá)到了39%.

按照改造后節(jié)電率為35%計(jì)算，我公司對(duì)機(jī)組的年平均利用時(shí)間為5 000 h，其中，3臺(tái)泵運(yùn)行3 000 h、2臺(tái)泵運(yùn)行2 000 h，對(duì)應(yīng)的電機(jī)耗功分別為410 kW和273 kW，年節(jié)電量為621 600 kW·h，可增收25萬(wàn)元左右。此次改造的費(fèi)用為75萬(wàn)元左右，3年內(nèi)可收回成本，且改造工期較短，利用機(jī)組小修的時(shí)間即可完成改造。

5 結(jié)束語(yǔ)

節(jié)能減排不僅是我國(guó)常抓不懈的艱巨任務(wù)之一，也是我公司近年來(lái)的工作重點(diǎn)。此次凝結(jié)水泵的節(jié)能改造既實(shí)現(xiàn)了2臺(tái)運(yùn)行、1臺(tái)備用的運(yùn)行方式，保證了機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，也將變頻調(diào)速控制技術(shù)成功地應(yīng)用在了凝結(jié)水泵設(shè)備上。通過(guò)變頻調(diào)速改造，實(shí)現(xiàn)了凝結(jié)水泵的快速、穩(wěn)定、可靠、高效運(yùn)行，降低了值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，延長(zhǎng)了電氣設(shè)備的使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1]李良仁.變頻調(diào)速技術(shù)與應(yīng)用[M].第二版.北京：電子工業(yè)出版社，2009.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： Condensate pump is an important auxiliary equipment of thermal power plant， is an important equipment to ensure the safe operation， stable operation. Fuxin Jinshan Coal Gangue Thermal Power Co.， Ltd. each unit of a total of three sets of condensate pump， the original design for the two units， a standby， but because the equipment selection is not accurate， resulting in a large power output to reach a large working condition， you must take three pumps at the same time， resulting in a large throttle loss. Therefore， after a thorough study of the technical personnel， the condensate pump is carried out and the frequency conversion， so that the effective realization of the two running， a standby mode of operation， but also to achieve the condensate pump energy saving.

Key words： condensate pump； frequency conversion； thermal power plant； boiler