雙速循環(huán)水泵變頻改造節(jié)能分析

何新宏（江蘇徐礦綜合利用發(fā)電有限公司，江蘇徐州221137）

雙速循環(huán)水泵變頻改造節(jié)能分析

何新宏（江蘇徐礦綜合利用發(fā)電有限公司，江蘇徐州221137）

目前我國火力發(fā)電廠循環(huán)水泵絕大多數(shù)采用定速或者雙速電機(jī)驅(qū)動。這種驅(qū)動方式的循環(huán)水泵無法實(shí)時調(diào)節(jié)循環(huán)水流量，尤其在機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行時，無法保證汽輪機(jī)始終工作在高效真空節(jié)點(diǎn)，造成效率降低，無法滿足火電廠調(diào)峰需要。

火力發(fā)電廠；循環(huán)水過冷卻；極限真空

引言

目前火力發(fā)電廠中循環(huán)水泵數(shù)量多，耗電量大。發(fā)電廠輔機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，尤其是大功率循環(huán)水泵的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，直接關(guān)系到廠用電率的高低，而廠用電率的高低是影響供電煤耗和發(fā)電成本的主要因素之一。循環(huán)不泵長期連續(xù)運(yùn)行和冬季工況存在循環(huán)水過量現(xiàn)象，造成凝結(jié)水過冷卻，運(yùn)行效率降低。大量的能源在終端利用中被白白地浪費(fèi)掉。因此，對電廠循環(huán)水泵進(jìn)行節(jié)能研究有著突出重要的意義。

1 循環(huán)水泵變頻改造可行性分析

1.1 設(shè)備簡介

江蘇徐礦綜合利用發(fā)電有限公司一期2×330MW機(jī)組，兩臺汽輪機(jī)是上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)型號為：N330-16.7/538/ 538；型式：亞臨界、單軸、反動式、一次中間再熱，雙缸雙排汽、凝汽式汽輪機(jī)；設(shè)計(jì)背壓：4.9kPa。

每臺機(jī)組配備兩臺循環(huán)水泵組參數(shù)詳見表1。

表1 循環(huán)水泵性能參數(shù)

1.2 節(jié)能潛力分析

汽輪機(jī)設(shè)計(jì)背壓4.9kPa，按標(biāo)準(zhǔn)大氣壓計(jì)算，汽輪機(jī)極限做功真空數(shù)值為-96.4kPa。冬季工況 （11、12、01、02、03五個月）機(jī)組正常運(yùn)行時，即使保持單臺低速循環(huán)水泵運(yùn)行，也會存循環(huán)水量過大，使凝汽器真空大于-96.4kPa，進(jìn)而造成凝結(jié)水過冷卻，熱力循環(huán)中冷源損失過大。

統(tǒng)計(jì)2015～2016冬季徐礦電廠兩臺機(jī)組運(yùn)行時真空接近-96.4kPa的時間段和相關(guān)參數(shù)值見表2。

表2

通過熱力計(jì)算：因循環(huán)水冬季溫度低而循環(huán)水泵低速無法下調(diào)出力，導(dǎo)致機(jī)組真空超過極限值，造成凝結(jié)水過冷卻這部分熱量被循環(huán)水帶走，還需要在下個熱力循環(huán)流程中重新吸熱，形成兩次熱量損失。根據(jù)機(jī)組月平均70%負(fù)荷，每天僅在熱力循環(huán)中冷端損失標(biāo)煤量在11～44t不等。[1]

綜上所述：徐礦電廠循環(huán)水泵采用變頻調(diào)速的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，有著進(jìn)一步節(jié)能的潛力。

2 循環(huán)水泵變頻改造實(shí)施方案

2.1 機(jī)務(wù)方面

根據(jù)汽機(jī)循環(huán)水泵情況，對#1機(jī)組兩臺循環(huán)水泵上導(dǎo)瓦進(jìn)行檢查，對循環(huán)水泵出口液控蝶閥進(jìn)行全面檢查，更換油罐密封件，校驗(yàn)各信號和動作電磁閥。

2.2 電氣方面

電機(jī)為雙速電機(jī)，根據(jù)季節(jié)變化進(jìn)行高低速調(diào)整。本次改造項(xiàng)目中，每臺循環(huán)水泵配置一套高壓變頻裝置，利用變頻器來改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，以此來調(diào)節(jié)循環(huán)水泵的水壓。為了保證系統(tǒng)的可靠性，變頻器加裝自動工頻旁路裝置，變頻器異常時，變頻器停止運(yùn)行，電機(jī)可以直接自動切換到工頻下運(yùn)行，一次原理接線圖如圖1。

圖1 電氣接線圖

以上進(jìn)、出線QF1、QF3開關(guān)和旁路開關(guān)QF2布置在旁路切換柜內(nèi)，QF1、QF2、QF3開關(guān)之間具備相互電氣互鎖及五防設(shè)計(jì)。QS1、QS2起到變頻器故障檢修時，有明顯的開斷點(diǎn)，確保檢修人員的安全。

2.3 熱控方面

2.3.1 兩臺循泵之間的聯(lián)鎖

（1）單臺循泵變頻運(yùn)行時，變頻器跳閘，聯(lián)鎖關(guān)閉該循泵出口蝶閥；聯(lián)鎖啟動備用循泵工頻運(yùn)行；

（2）兩臺循泵變頻運(yùn)行時，一臺循泵跳閘或變頻器跳閘，聯(lián)鎖關(guān)閉該循泵出口蝶閥；運(yùn)行循泵出力增加至100%。

2.3.2 變頻器死機(jī)的判斷及處理

（1）變頻器死機(jī)判斷：變頻器電流變壞點(diǎn)，且循泵電流小于30A；

（2）變頻器死機(jī)后聯(lián)鎖：工頻聯(lián)啟備用泵運(yùn)行，或變頻運(yùn)行泵出力增至100%；跳QF開關(guān)，聯(lián)關(guān)循泵出口液控蝶閥。

2.3.3 循泵出口液控蝶閥聯(lián)鎖

（1）循泵工頻或變頻跳閘聯(lián)鎖關(guān)閉循泵出口液控蝶閥。

（2）循泵出口母管壓力低于0.05MPa，聯(lián)鎖關(guān)閉循泵出口液控蝶閥。

（3）工頻啟動循泵，聯(lián)鎖打開循泵出口液控蝶閥（見圖2）。

3 循環(huán)水泵變頻改造后試運(yùn)行

#1機(jī)組兩臺循環(huán)水泵在變頻控制帶負(fù)荷調(diào)試發(fā)現(xiàn)：

（1）變頻器指令輸出70%，循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速345rpm時，循環(huán)水回水至冷卻塔各配水管，有水流從填料層落下；

（2）變頻器指令輸出80%，循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速400rpm時，A、B循環(huán)水泵振動分別達(dá)到93um、126um，均超過標(biāo)準(zhǔn)值（85um），確認(rèn)為共振頻率點(diǎn)；

（3）變頻器指令輸出85%，循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速425rpm時，A、B循環(huán)水泵振動分別降至62um、83um，均在標(biāo)準(zhǔn)值 （85um）以內(nèi)，確認(rèn)85%及以上循環(huán)水泵振動良好，電機(jī)無漏磁發(fā)熱現(xiàn)象，節(jié)電效率明顯以85%為例工頻電流96A較改造前低速電流145A節(jié)省49A。

4 循環(huán)水泵變頻改造后經(jīng)濟(jì)性計(jì)算

4.1 冬季熱力系統(tǒng)節(jié)能量

#1機(jī)組于2016年10月20日啟動以來，根據(jù)11月份實(shí)際運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，循環(huán)水泵變頻改造后，避免機(jī)組真空超過極限值，減小凝結(jié)水過冷度，冷端損失大幅度減小，平均每天可節(jié)省標(biāo)煤28.095t。

圖2

以單臺機(jī)組為例，冬季工況5個月除去一個月停機(jī)時間則。

4.2 電量

以單臺機(jī)組為例，改造后環(huán)境溫度低于15℃以下，就有節(jié)能效果，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況測算每年節(jié)電量為562290kWh，節(jié)省標(biāo)煤量為3671.4t。

4.3 冬季總節(jié)支

以標(biāo)煤價(jià)700元/t，上網(wǎng)電價(jià)0.375元/kWh，每年單臺機(jī)組節(jié)省費(fèi)用289萬元。

5 結(jié)論

循環(huán)水泵變頻改造在各專業(yè)人員大量理論數(shù)據(jù)計(jì)算和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上，擬定項(xiàng)目實(shí)施可行性報(bào)告，攻克多項(xiàng)技術(shù)難題，自主設(shè)計(jì)循環(huán)水泵變頻改造方案和聯(lián)鎖邏輯，制定合理調(diào)試方案成功避開循環(huán)水系統(tǒng)共振頻率和防止產(chǎn)生水錘。經(jīng)過兩周調(diào)試，針對暴露問題及時召開專題會議制定整改措施，最終摸索出一條適宜自身生產(chǎn)工藝要求的改造方案，并成功實(shí)施，符合徐礦電廠清潔、高效、環(huán)保發(fā)電的理念，是修舊利廢的先進(jìn)典范。

[1]李勤道，劉志真.熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性計(jì)算分析.北京：中國電力出版社.

[2]70LKXA-20.1說明書.長沙水泵廠有限公司.

[3]YLD1800/1400-12/14說明書.湘潭電機(jī)股份有限公司.

[4]王廷才.變頻器原理及應(yīng)用（第2版）.機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

TM621

A

2095-2066（2016）35-0072-02

2016-12-3

何新宏，男，山東棗莊人，高級工程師，1983年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)，采礦專業(yè)。