1000MW機(jī)組除氧器水位控制優(yōu)化

孫磊

摘?要：1000MW機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)變頻改造后節(jié)能效果明顯，但從近幾年運行情況看，仍然在機(jī)組節(jié)能和水位調(diào)節(jié)上有優(yōu)化的空間和必要性。通過對除氧器水位控制的再優(yōu)化，解決了機(jī)組低負(fù)荷時變頻自動頻繁解除、除氧器水位調(diào)節(jié)特性差等問題，同時機(jī)組能耗得到進(jìn)一步降低。

關(guān)鍵詞：1000MW機(jī)組;凝結(jié)水;系統(tǒng)優(yōu)化

一、課題背景

1000MW機(jī)組經(jīng)過A、C凝泵改變頻改造，正常運行保持A、C兩臺凝泵變頻方式運行，同時除氧器上水調(diào)閥投入自動控制。在汽泵密封水回水溫度和汽泵振動允許的情況下，盡量降低凝結(jié)水母管壓力。機(jī)組負(fù)荷變化時通過調(diào)整凝泵變頻器出力和除氧器上水調(diào)閥開度，保持除氧器水位穩(wěn)定。系統(tǒng)改造后，系統(tǒng)的節(jié)能效果明顯，但存在調(diào)閥節(jié)流、凝結(jié)水泵和除氧器上水調(diào)閥的協(xié)調(diào)性差、機(jī)組低負(fù)荷時除氧器水位波動大、凝結(jié)水泵變頻頻繁解除自動等，增加了運行人員的工作量，降低了機(jī)組的可靠性。

經(jīng)對深入調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

（1）凝結(jié)水系統(tǒng)節(jié)能潛力未完全發(fā)揮，除氧器上水調(diào)閥存在節(jié)流損失。機(jī)組負(fù)荷大于550MW時除氧器上水調(diào)閥開度被鎖定在80%開度，因調(diào)閥未全開存在一定的節(jié)流。負(fù)荷越高調(diào)閥前后壓差越大，損失也相應(yīng)增大。在機(jī)組負(fù)荷低于550MW時，凝結(jié)水泵變頻降至最低60%指令，造成除氧器上水調(diào)閥節(jié)流損失增大。

（2）低負(fù)荷時凝結(jié)水泵變頻器頻繁解除自動控制。機(jī)組負(fù)荷降至550MW以下時，由于凝結(jié)水母管壓力降低，凝結(jié)水精處理入口壓力會接近該負(fù)荷變頻自動解除定值（除氧器壓力+0.6MPa），壓力波動易造成凝泵變頻主控自動頻繁切除。另一方面由于熱工無指令下限控制，造成自動控制轉(zhuǎn)速指令與轉(zhuǎn)速位返偏差大，當(dāng)偏差大于20%時自動解除，如發(fā)現(xiàn)不及時可能造成除氧器水位異常。

（3）低負(fù)荷時凝結(jié)水系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性差，除氧器水位波動大。機(jī)組在500MW負(fù)荷左右時，水位調(diào)節(jié)特性差、除氧器水位波動大。甚至?xí)霈F(xiàn)除氧器水位和除氧器上水調(diào)閥開度調(diào)節(jié)都呈擴(kuò)散趨勢，機(jī)組參數(shù)大幅波動。需要人工及時進(jìn)行干預(yù)調(diào)節(jié)，增加了勞動量同時降低系統(tǒng)的可靠性。

二、原因分析

（1）造成除氧器上水調(diào)閥開度無法全開的主要原因是除氧器上水調(diào)閥存在閉鎖邏輯。除氧器上水調(diào)門、凝泵變頻主控均投入自動時，除氧器水位調(diào)節(jié)：①除氧器上水調(diào)門開度指令<80%時，由上水調(diào)門調(diào)節(jié)水位，并閉鎖凝泵變頻主控輸出。②除氧器上水調(diào)門開度指令>80%且A或C凝泵速度設(shè)定>602%時，由變頻主控調(diào)節(jié)水位，并閉鎖上水調(diào)門指令輸出。③A或C凝泵變頻手動方式切除除氧器上水調(diào)門80%閉鎖。

（2）低負(fù)荷時凝結(jié)水泵變頻器已降低至最低設(shè)定轉(zhuǎn)速。為保證凝結(jié)水泵的安全，為避免凝結(jié)水泵在低轉(zhuǎn)速下的振動問題將凝泵變頻器最低指令設(shè)定為60%。凝泵只能在最低轉(zhuǎn)速以上運行，限制了變頻器工作范圍。

（3）熱工聯(lián)鎖和邏輯設(shè)計不合理造成低負(fù)荷時凝結(jié)水泵變頻器頻繁解除自動控制。凝泵相關(guān)熱工聯(lián)鎖定值設(shè)計不合理：原聯(lián)鎖定值為①凝結(jié)水精處理入口壓力低于除氧器壓力+05MPa，聯(lián)啟備用凝泵。②凝結(jié)水精處理入口壓力低于除氧器壓力+0.6MPa，凝泵變頻切除自動。當(dāng)凝結(jié)水精處理與除氧器壓力仍然有較大壓差時變頻易解除，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全。

邏輯設(shè)計不合理：凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速指令和轉(zhuǎn)速反饋偏差大于20%時將造成自動解除。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷接近500MW運行時，由于凝結(jié)水泵變頻器電氣設(shè)置值為60%，當(dāng)轉(zhuǎn)速指令降低至60%以下時凝泵轉(zhuǎn)速不再進(jìn)一步降低，當(dāng)轉(zhuǎn)速指令和轉(zhuǎn)速反饋偏差大直接造成自動解除。

（4）機(jī)組負(fù)荷接近500MW時，除氧器上水調(diào)閥前后壓差小，除氧器水位調(diào)閥調(diào)節(jié)特性變差。低負(fù)荷時除氧器水位由變頻器和調(diào)閥共同調(diào)節(jié)，變?yōu)樯纤{(diào)閥單獨調(diào)節(jié)，凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)的優(yōu)點無法體現(xiàn)，除氧器水位水位調(diào)節(jié)特性變差。

三、方案實施

（1）為減少除氧器上水調(diào)閥節(jié)流損失，將除氧器上水調(diào)門開度上限由原來的80%修改為90%。修改后每臺機(jī)每小時節(jié)電82.5kWh。

（2）將A、C凝結(jié)水泵變頻器最低頻率由30Hz修改為25Hz，擴(kuò)大凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)范圍。經(jīng)帶負(fù)荷試轉(zhuǎn)，設(shè)備振動、軸承溫度正常，運行狀況滿足運行要求。

（3）對凝結(jié)水系統(tǒng)聯(lián)鎖定值、凝結(jié)水泵自動轉(zhuǎn)速控制指令下限值進(jìn)行重新設(shè)置，避免自動調(diào)節(jié)頻繁解除。

根據(jù)除氧器相對凝結(jié)水母管高度差35米，相應(yīng)靜壓差04MPa左右，對自動調(diào)節(jié)回路修改如下：①將凝泵變頻自動解除條件中，凝泵出口壓力低于除氧器壓力加0.6MPa條件，修改為凝泵出口壓力低于除氧器壓力加0.5MPa條件。②將凝泵聯(lián)泵條件中，凝泵出口壓力低于除氧器壓力加0.5MPa條件，修改為除氧器壓力加0.45MPa條件。修改后，除非特殊事故情況基本不存在原來的低負(fù)荷會自動解除凝泵變頻問題。

增加凝結(jié)水泵自動轉(zhuǎn)速控制指令下限值50%，保持與電氣閉鎖一致，從而避免造成自動控制轉(zhuǎn)速指令與轉(zhuǎn)速位返偏差大自動解除的問題。

（4）除氧器水位調(diào)門開度保持條件改為A、C凝泵速度設(shè)定大于65%?？梢愿纳频拓?fù)荷下除氧器上水調(diào)閥前后壓差小、水位調(diào)閥調(diào)節(jié)特性差。保證除氧器上水調(diào)閥可以及早的在低負(fù)荷參與調(diào)節(jié)，避免因上水調(diào)閥前后壓力差太小造成特性變差。邏輯完善后機(jī)組500MW負(fù)荷時，每臺機(jī)每小時節(jié)電77.5kWh。

（5）除氧器水位調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，凝泵變頻自動調(diào)節(jié)低限，避免低負(fù)荷變頻器無法調(diào)節(jié)。除氧器水位調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng)試驗機(jī)組負(fù)荷500MW時，變頻低限至55%完全滿足要求，修改完成后機(jī)組在正常負(fù)荷范圍內(nèi)（500MW-1000MW）水位調(diào)節(jié)穩(wěn)定。

四、優(yōu)化效果

（一）經(jīng)濟(jì)效益

方案實施后，正常負(fù)荷范圍內(nèi)除氧器上水調(diào)閥開度由80%及以下提高到了90%以上，同時增加了變頻器的調(diào)節(jié)范圍，減少了調(diào)閥的節(jié)流損失，明顯減低機(jī)組廠用電率。機(jī)組500MW負(fù)荷時每臺機(jī)每小時節(jié)電77.5kWh;機(jī)組負(fù)荷1000MW時每臺機(jī)每小時節(jié)電82.5kWh。綜合來看，機(jī)組正常運行每臺機(jī)每小時節(jié)電能夠達(dá)到80kWh以上。據(jù)此測算兩臺機(jī)全年共節(jié)約廠用電140萬kWh。

（二）其他效益

在正常負(fù)荷范圍內(nèi)，可以保證低負(fù)荷凝泵變頻和除氧器上水調(diào)閥協(xié)調(diào)參與調(diào)節(jié)。低負(fù)荷段除氧器水位調(diào)節(jié)正常，提高凝結(jié)水系統(tǒng)穩(wěn)定性。最大限度挖局變頻器節(jié)能潛力，節(jié)約廠用電，提高經(jīng)濟(jì)效益。減少了人員工作強(qiáng)度、增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]QZD 1004-2017《1000MW機(jī)組集控運行規(guī)程》.