淺析百萬機(jī)組工業(yè)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化改造

廖輝廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司

淺析百萬機(jī)組工業(yè)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化改造

廖輝
廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司

平海電廠工業(yè)水系統(tǒng)為閉式循環(huán)系統(tǒng)，正常運(yùn)行為一運(yùn)一備，設(shè)計(jì)流量滿足季節(jié)的變化以及其他特殊工況的要求。冬季時(shí)，工業(yè)水流量有很大的余量。隨著季節(jié)氣溫變化，具有溫度調(diào)節(jié)閥的設(shè)備可根據(jù)運(yùn)行溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)工業(yè)水量，保證系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)、安全范圍穩(wěn)定運(yùn)行。而在此基礎(chǔ)上采用電機(jī)變頻節(jié)能改造的方法，可進(jìn)一步提高工業(yè)水系統(tǒng)季節(jié)調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性。

工業(yè)水；調(diào)節(jié)；變頻；經(jīng)濟(jì)

一、工業(yè)水系統(tǒng)概況

平海電廠工業(yè)水系統(tǒng)為閉式循環(huán)系統(tǒng)，采用凝結(jié)水作為補(bǔ)充水源，向主機(jī)潤滑油冷卻器、給水泵汽輪機(jī)潤滑油冷卻器、磨煤機(jī)潤滑油系統(tǒng)冷卻器、凝泵電機(jī)冷卻器等用戶提供冷卻水。工業(yè)水系統(tǒng)設(shè)兩臺(tái)100%容量的工業(yè)水泵，正常運(yùn)行為一運(yùn)一備，單臺(tái)工業(yè)水泵額定流量為3200m3/h，設(shè)計(jì)流量滿足季節(jié)的變化以及其他特殊工況的要求。

二、工業(yè)水泵電機(jī)變頻節(jié)能改造

1、工業(yè)水泵工頻運(yùn)行情況

平海電廠自投產(chǎn)以來，1、2號(hào)機(jī)組工業(yè)水泵均為工頻運(yùn)行，工業(yè)水泵設(shè)計(jì)流量3200 m3/h，揚(yáng)程42 mH2O，工業(yè)水泵參數(shù)如表1所示。經(jīng)分析1、2機(jī)組投產(chǎn)以來工業(yè)水系統(tǒng)運(yùn)行記錄發(fā)現(xiàn)：隨著季節(jié)的變化，工業(yè)水溫度在22℃--32℃范圍內(nèi)變化，各冷卻水用戶的進(jìn)水調(diào)節(jié)閥開度也變化很大，冬季工況僅為夏季時(shí)的50%。另外，部分冷卻水用戶的進(jìn)水調(diào)節(jié)閥在全年的絕對(duì)開度比較小，存在較大的節(jié)流損失，而工業(yè)水泵的實(shí)際運(yùn)行揚(yáng)程大于42 mH2O，流量也小于額定流量，這也說明工業(yè)水泵的出口節(jié)流過大，導(dǎo)致其偏離設(shè)計(jì)的最高效率點(diǎn)。平海電廠工業(yè)水系統(tǒng)夏季運(yùn)行水量為2940t/h，而工業(yè)水泵設(shè)計(jì)流量3200 m3/h，揚(yáng)程42 mH2O。因此，即使工業(yè)水泵在額定負(fù)荷下運(yùn)行，其實(shí)際需要的流量、揚(yáng)程要分別小于設(shè)計(jì)最高效率點(diǎn)，即工業(yè)水泵在額定負(fù)荷下運(yùn)行也會(huì)存在較大的節(jié)流損失。在冬季，工業(yè)水泵需要的流量更小，節(jié)流損失更大。

2、工業(yè)水泵電機(jī)變頻方案

為提高工業(yè)水系統(tǒng)季節(jié)調(diào)節(jié)的節(jié)能效果，平海電廠采用工業(yè)水泵電機(jī)變頻節(jié)能改造的方法，通過變頻器調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，利用變頻器的PID功能，控制泵出口壓力穩(wěn)定，降低工業(yè)水泵電耗。2016年1號(hào)機(jī)組C修期間平海電廠1號(hào)機(jī)組進(jìn)行工業(yè)水泵變頻改造，安裝一套高壓變頻裝置（將變頻裝置安放于6kv配電室內(nèi)，室內(nèi)采用空調(diào)冷卻），將工業(yè)水泵電機(jī)由風(fēng)扇冷卻改成水冷卻方式。兩臺(tái)工業(yè)水泵共用一套高壓變頻裝置，任意一臺(tái)泵均可處于變頻運(yùn)行方式，另一臺(tái)泵備用，也可實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)泵定期切換運(yùn)行。當(dāng)變頻器故障時(shí)，可切換到工頻運(yùn)行。如下圖所示：

表1 工業(yè)水泵參數(shù)

表2 工業(yè)水泵工頻運(yùn)行工況的運(yùn)行參數(shù)

表3 工業(yè)水泵變頻運(yùn)行工況的運(yùn)行參數(shù)

3、工業(yè)水泵采用工頻與變頻運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)比較

按照機(jī)組年平均運(yùn)行小時(shí)數(shù)不小于7800小時(shí)計(jì)算（其中夏季運(yùn)行小時(shí)數(shù)3900小時(shí)，冬季運(yùn)行小時(shí)數(shù)3900小時(shí)）對(duì)工業(yè)水泵工頻與變頻運(yùn)行進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)比較。經(jīng)統(tǒng)計(jì)、分析，得工業(yè)水泵工頻運(yùn)行工況的運(yùn)行參數(shù)見表2。

根據(jù)工業(yè)水泵變頻節(jié)能原理，計(jì)算變頻運(yùn)行工況的運(yùn)行參數(shù)見表3。

工頻與變頻方案在全年運(yùn)行模式下的年耗電量見表4。

因此，按上述計(jì)算，工業(yè)水泵變頻運(yùn)行方案與工業(yè)水泵工頻運(yùn)行方案其年耗電量比較為：

316-181.3=134.7（萬度）。

按發(fā)電成本價(jià)0.4元/度計(jì)算，即可節(jié)省年運(yùn)行費(fèi)用：

134.7 *0.4=53.8（萬元）。

4、實(shí)際運(yùn)行中工業(yè)水泵工頻與變頻的經(jīng)濟(jì)比較

平海電廠進(jìn)行工業(yè)水泵變頻改造后，采用一臺(tái)變頻運(yùn)行，工頻備用方式，根據(jù)各用戶冷卻水量情況調(diào)整工業(yè)水母管壓力，降低工業(yè)水泵運(yùn)行轉(zhuǎn)速，保證冷卻水壓，節(jié)能效果明顯，如表5所示。

通過表5對(duì)比可以看出，相比工頻運(yùn)行，工業(yè)水泵變頻運(yùn)行節(jié)能效果明顯，若按6kv電氣設(shè)備1A電流換算為10kwh電量計(jì)算：

（1）在海水平均溫度大于20℃的月份中，變頻前電機(jī)平均電流為55A，變頻后電機(jī)平均電流為33 A，兩者之差為22 A，每小時(shí)節(jié)省電量220kwh。

（2）在海水平均溫度小于20℃的月份中，變頻前電機(jī)平均電流為54A，變頻后電機(jī)平均電流為34 A，兩者之差為20 A，每小時(shí)節(jié)省電量和200kwh。

三、停運(yùn)機(jī)組工業(yè)水切至運(yùn)行機(jī)組供給

機(jī)組正常運(yùn)行中，工業(yè)水系統(tǒng)供向主機(jī)潤滑油冷卻器、給水泵汽輪機(jī)潤滑油冷卻器、磨煤機(jī)潤滑油系統(tǒng)冷卻器等用戶冷卻，耗水量如下表6所示。

在機(jī)組停運(yùn)后，大部分設(shè)備停運(yùn)，此時(shí)工業(yè)水系統(tǒng)用戶僅剩汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)和密封油系統(tǒng)，其他用戶基本調(diào)門全關(guān)，工業(yè)水系統(tǒng)節(jié)流更大，母管壓力會(huì)上漲至0.7MPa以上，系統(tǒng)節(jié)流損失大。

為提高工業(yè)水系統(tǒng)在機(jī)組停運(yùn)后的節(jié)能效果，平海電廠采用工業(yè)水鄰機(jī)供給方法，機(jī)組停運(yùn)后及時(shí)停運(yùn)工業(yè)水泵，降低工業(yè)水泵電耗。

在工業(yè)水系統(tǒng)停運(yùn)后，關(guān)閉停運(yùn)機(jī)組工業(yè)水箱出水閥，空壓機(jī)冷卻水切換至鄰機(jī)供給，緩慢開啟1、2號(hào)機(jī)組工業(yè)水供水母管聯(lián)絡(luò)閥，注意運(yùn)行機(jī)組工業(yè)水母管壓力變化，防止由于工業(yè)水母管壓力的下降，引起運(yùn)行機(jī)組工業(yè)水用戶異常，或引起工業(yè)水母管壓力低。待運(yùn)行機(jī)組工業(yè)水系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，根據(jù)停運(yùn)機(jī)組用戶的需要，調(diào)整1、2號(hào)機(jī)組工業(yè)水供水母管聯(lián)絡(luò)閥開度，并密切監(jiān)視1號(hào)機(jī)工業(yè)水溫度及各用戶運(yùn)行情況。

表4 工頻與變頻方案在全年運(yùn)行模式下的年耗電量表

表5 實(shí)際運(yùn)行中工業(yè)水泵工頻與變頻的經(jīng)濟(jì)比較

節(jié)能情況：機(jī)組停運(yùn)后，工業(yè)水系統(tǒng)由鄰機(jī)供給。全年減少工業(yè)水泵運(yùn)行時(shí)間1440h，節(jié)電65.95萬kWh。

表6 工業(yè)水用戶及耗水量統(tǒng)計(jì)表（水溫24℃）

四、總結(jié)

工業(yè)水系統(tǒng)電機(jī)變頻節(jié)能改造和停機(jī)后工業(yè)水采用鄰機(jī)供給方法大大降低了工業(yè)水泵電耗，提高了工業(yè)水系統(tǒng)季節(jié)調(diào)節(jié)的節(jié)能效果，根據(jù)氣溫、季節(jié)變化及時(shí)調(diào)整，保證系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)、安全范圍穩(wěn)定運(yùn)行。