燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠高壓給水泵節(jié)能優(yōu)化

崔巍

摘 要：為保證高壓給水泵出口調(diào)節(jié)閥門前后一直保持1.3MPa左右的差壓，高壓給水泵調(diào)節(jié)閥一直工作在較高的壓力工況下，該調(diào)節(jié)閥需要頻繁動(dòng)作導(dǎo)致閥門容易磨損，每三四年就得更換一次，更換一個(gè)嶄新的閥門不僅購(gòu)買代價(jià)較高、更新時(shí)間較長(zhǎng)、維護(hù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定連續(xù)正常運(yùn)行也會(huì)造成一定的影響;另外通過調(diào)節(jié)高壓給水調(diào)節(jié)閥開度改變給水流量進(jìn)而控制高壓汽包水位的節(jié)流調(diào)節(jié)方法存在著較大的節(jié)流損失。而高壓給水泵液力耦合器作為節(jié)能設(shè)備，可以無級(jí)變速運(yùn)轉(zhuǎn)，工作可靠、操作簡(jiǎn)便、調(diào)節(jié)靈活、維修方便，采用高壓給水泵液力耦合器便于實(shí)現(xiàn)高壓汽包水位的全程給水自動(dòng)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)負(fù)荷大范圍變化的需要，可節(jié)約大量電能。因此，有必要對(duì)現(xiàn)有控制方案進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化改造。

關(guān)鍵詞：高壓給水泵;液力耦合器;優(yōu)化;節(jié)能

1余熱鍋爐高壓汽水系統(tǒng)的現(xiàn)有控制方案

2010年以前投產(chǎn)燃?xì)鈾C(jī)組余熱鍋爐高壓汽水系統(tǒng)實(shí)際控制方案中，通過調(diào)節(jié)高壓給水調(diào)節(jié)閥開度控制給水流量進(jìn)而調(diào)節(jié)高壓汽包水位，通過調(diào)節(jié)高壓給水泵液力耦合器勺管開度控制高壓給水調(diào)節(jié)閥前后差壓穩(wěn)定在1.30MPa左右。

2本項(xiàng)目節(jié)能優(yōu)化改造目標(biāo)

為實(shí)現(xiàn)余熱鍋爐高壓汽水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行，需要取消高壓給水調(diào)節(jié)閥的自動(dòng)控制功能，正常工作時(shí)改為全開狀態(tài)，也即取消高壓給水調(diào)節(jié)閥前后差壓的控制功能;改為通過調(diào)節(jié)#1、#2高壓給水泵液力耦合器勺管開度指令調(diào)節(jié)高壓汽包水位。

3節(jié)能優(yōu)化解決方案

3.1節(jié)能優(yōu)化改造最終實(shí)現(xiàn)的功能

本次節(jié)能優(yōu)化改造最終實(shí)現(xiàn)的功能如下：

3.1.1在新方案投入情況下，高壓給水調(diào)節(jié)閥不參與水位調(diào)節(jié)，處于幾乎全開狀態(tài)（開度>90%），且只能是手動(dòng)狀態(tài);

3.1.2 #1、#2號(hào)高壓給水泵不再控制給水調(diào)節(jié)閥前后差壓，而是通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)自動(dòng)控制高壓汽包水位;

3.1.3在設(shè)備啟、停過程中，當(dāng)水位穩(wěn)定后，投入“液耦水位調(diào)節(jié)模式”，此時(shí)在“液耦水位調(diào)節(jié)模式”內(nèi)“水位控制”靶標(biāo)下的液位反饋應(yīng)自動(dòng)跟蹤當(dāng)前水位（始終），隨后逐漸開啟水位調(diào)節(jié)閥至全開，待調(diào)節(jié)穩(wěn)定后投入“液耦水位調(diào)節(jié)模式”內(nèi)“水位控制”設(shè)定高壓汽包液位點(diǎn)。在機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)升降負(fù)荷過程中（例如機(jī)組負(fù)荷變化范圍140MW-210MW或210MW-140WM），控制可靠無擾動(dòng)。

3.1.4在新模式投入狀態(tài)，高壓給水調(diào)節(jié)閥自動(dòng)切換到手動(dòng)控制模式，且可用。當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)情況“液耦水位調(diào)節(jié)模式”自動(dòng)退出或需要手動(dòng)退出，原有控制模式中的給水調(diào)閥、差壓控制、液耦控制應(yīng)均在手動(dòng)模式。

3.2總體修改思路（新舊方案的邏輯關(guān)系）

新舊方案投切按鈕：畫面上的“液耦水位控制模式選擇”操作按鈕，按下“投入”按鈕，則切換為新方案;按下“液耦水位控制模式選擇”退出按鈕，則切換為原來的舊方案。

無論何時(shí)，一旦發(fā)生投入或退出“液耦水位控制模式選擇”切換操作，就自動(dòng)強(qiáng)制A、B高壓給水泵液力耦合器切手動(dòng)。

新方案：一旦切換為新方案后，A、B高壓給水泵液力耦合器均自動(dòng)切手動(dòng)， 高壓給水調(diào)節(jié)閥也切手動(dòng)。此時(shí)，通過操作水位控制操作面板控制。

手動(dòng)調(diào)節(jié)高壓給水調(diào)節(jié)閥，在保證高壓汽包水位穩(wěn)定的情況下逐漸增大直至開大到90%甚至100%;通過手動(dòng)調(diào)節(jié)A、B高壓給水泵液力耦合器勺管開度穩(wěn)定高壓汽包水位。

舊方案：一旦按下“液耦水位控制模式選擇”退出按鈕后，與原來的操作過程完全一致。通過監(jiān)控畫面上的“差壓控制”面板調(diào)節(jié)高壓給水調(diào)節(jié)閥前后差壓，通過A、B高壓給水泵液耦水位調(diào)節(jié)面板調(diào)節(jié)高壓汽包水位。

A、B高壓給水泵液力耦合器的實(shí)際指令都是高壓給水泵總操指令+各自偏置生成。高壓給水泵總操指令由新方案中的水位控制總操和舊方案中的差壓控制總操切換而成，且設(shè)計(jì)有相互跟蹤，以實(shí)現(xiàn)無擾切換。

高壓給水泵總操指令信號(hào)切換邏輯：當(dāng)“液耦水位控制模式選擇”投入時(shí)，接受新方案中的高壓給水泵水位控制總操指令，否則，當(dāng)“液耦水位控制模式選擇”退出時(shí)，接受舊方案中的高壓給水泵差壓控制總操指令。

舊方案中的高壓給水泵差壓控制總操指令信號(hào)形成：

被控變量PV為經(jīng)濾波處理后的高壓給水調(diào)節(jié)閥前后差壓，設(shè)定值SP由選擇后的高壓給水流量經(jīng)函數(shù)發(fā)生器自動(dòng)產(chǎn)生，設(shè)定值SP的偏置由運(yùn)行人員在監(jiān)控畫面的差壓控制面板手動(dòng)輸入，經(jīng)過限速（0.0033333，0.0033333）限幅（5， - 5）處理后疊加經(jīng)過限幅（90， 0）后形成最終的設(shè)定值。

當(dāng)“液耦水位控制模式選擇”投入時(shí)，舊方案中的高壓給水泵差壓控制總操指令跟蹤高壓給水泵總操指令，否則，跟蹤高壓給水泵指令計(jì)算值。

高壓給水泵指令計(jì)算值信號(hào)產(chǎn)生方式：A、B高壓給水泵都不在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，A、B高壓給水泵液力耦合器指令之和除以2得到高壓給水泵指令計(jì)算值;任意一個(gè)高壓給水泵不在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，A、B高壓給水泵液力耦合器指令之和除以1得到高壓給水泵指令計(jì)算值;A、B高壓給水泵都在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，高壓給水泵指令計(jì)算值為0。

前饋控制信號(hào)：高壓調(diào)節(jié)閥開度指令*0.3作為前饋控制信號(hào)，用來克服高壓給水調(diào)節(jié)閥擾動(dòng)對(duì)控制性能的影響。

4控制性能評(píng)估和經(jīng)濟(jì)效益分析

采用本節(jié)能優(yōu)化方案后，達(dá)到了如下直接經(jīng)濟(jì)效益和間接經(jīng)濟(jì)效益：

直接經(jīng)濟(jì)效益：

#2機(jī)組按照2016年實(shí)際運(yùn)行小時(shí)數(shù)6190.05h計(jì)算，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)單臺(tái)給水泵運(yùn)行滿足要求，能節(jié)約廠用電43.125KW*6190.05h=266945.91度電;#1機(jī)組按照2016年實(shí)際運(yùn)行小時(shí)數(shù)6183.13h計(jì)算，僅給水泵廠用電一項(xiàng)就能節(jié)約廠用電48.01KW*6183.13h=296852.07度電。

兩臺(tái)機(jī)組改造完成后，每年共可節(jié)約廠用電合計(jì)266945.91+296852.07=

563797.9度電。按每度電上網(wǎng)電價(jià)0.65元計(jì)算，完成本節(jié)能優(yōu)化改造后兩臺(tái)機(jī)組每年可至少節(jié)約563797.9*0.65=366468.635元，約36.65萬元。

間接經(jīng)濟(jì)效益：

2臺(tái)高壓給水調(diào)節(jié)閥如維持現(xiàn)狀，其前后兩端長(zhǎng)時(shí)間保持較高的壓力，磨損較大，預(yù)計(jì)兩到三年內(nèi)需要更換，保守估計(jì)由更換這兩個(gè)調(diào)節(jié)閥所產(chǎn)生的設(shè)備采購(gòu)計(jì)劃、招標(biāo)、簽訂合同、采購(gòu)、運(yùn)輸、安裝、更換、調(diào)試等所產(chǎn)生的時(shí)間、人力、財(cái)務(wù)、機(jī)組故障或停運(yùn)等相關(guān)費(fèi)用至少需要10萬元/臺(tái)，合計(jì)20萬元。而采用新方案后，高壓給水調(diào)節(jié)閥前后差壓將由現(xiàn)有的1.3MPa顯著減少（幾乎全開），顯著減小了對(duì)高壓給水調(diào)節(jié)閥的沖刷和損壞，極大地節(jié)約了維修時(shí)間和費(fèi)用。

4.1 #2機(jī)組控制性能評(píng)估和經(jīng)濟(jì)效益分析

4.1.1 #2機(jī)組自動(dòng)控制性能評(píng)估

#2機(jī)組于2017年4月24日晚上20點(diǎn)到4月25日上午11點(diǎn)30分完成了節(jié)能優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作。投入新方案后，在典型負(fù)荷工況工作點(diǎn)處，在線調(diào)整好控制器參數(shù)后通知運(yùn)行人員將高壓汽包水位控制回路投自動(dòng)，開展高壓汽包水位±20mm、±40mm定值擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)，觀察高壓汽包水位反饋值與設(shè)定值趨勢(shì)曲線， 記錄高壓汽包水位的初始值、穩(wěn)定值，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程中的最大值、穩(wěn)定時(shí)間、穩(wěn)態(tài)誤差、最大動(dòng)態(tài)偏差、衰減率等參數(shù)，作為高壓汽包水位自動(dòng)控制性能的評(píng)價(jià)依據(jù)。為測(cè)試所提方案在低負(fù)荷和高負(fù)荷不同工況下的調(diào)節(jié)性能，特選取140MW、160MW、200MW等不同負(fù)荷穩(wěn)定工況下開展定值試驗(yàn)。

采用所提出的節(jié)能優(yōu)化方案后，#2機(jī)組在大范圍升降負(fù)荷時(shí)：140MW升負(fù)荷至200MW、200MW降負(fù)荷至140MW，高壓汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)均具有較好的控制性能，汽包水位都保持較好的穩(wěn)定性，波動(dòng)幅度較小。

5結(jié)語(yǔ)

由上述試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)分析可知，完成本節(jié)能優(yōu)化改造方案后，#2機(jī)組高壓汽包水位自動(dòng)控制系統(tǒng)在投入新方案后實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的功能且主要參數(shù)指標(biāo)達(dá)到預(yù)期的自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能要求。