機(jī)組備用階段真空系統(tǒng)運(yùn)行方式的優(yōu)化

吳葉忠 杜聞捷

上海申能臨港燃機(jī)發(fā)電有限公司

0 引言

我廠燃機(jī)作為上海電網(wǎng)調(diào)峰機(jī)組，普遍采用日開夜停的運(yùn)行方式，即為保證機(jī)組第二天能按時(shí)、順利地并網(wǎng)，晚上停機(jī)后會(huì)保持軸封、真空系統(tǒng)運(yùn)行。由于真空泵的耗電量在廠用電中占據(jù)了一定比例，在節(jié)能降耗的形勢(shì)下，我廠也在積極探索在備用狀態(tài)下用輔助真空泵（原水室真空泵）代替真空泵運(yùn)行的方案。由于輔助真空泵的功率遠(yuǎn)小于真空泵，故當(dāng)機(jī)組處于備用階段時(shí)，用輔助真空泵不僅提高了設(shè)備使用率，還降低了廠用電，節(jié)約了用電量，起到節(jié)能降耗的效果［1］。

1 輔助真空泵的改造

1)凝汽器抽真空管道的改造

由于我廠凝汽器循環(huán)水側(cè)是利用注水放空的方式，原設(shè)計(jì)凝汽器水室真空泵抽真空上水方式已基本不采用，設(shè)備被閑置在現(xiàn)場(chǎng)?，F(xiàn)將水室真空泵與凝汽器水側(cè)抽真空管道改接至汽側(cè)抽真空管道（如圖1圖2所示），并將水室真空泵更名為輔助真空泵，如此就能在機(jī)組備用階段使用輔助真空泵代替真空泵來(lái)維持凝汽器真空。

圖1 改造前水室真空泵與水側(cè)抽真空管道連接

圖2 改造后水室真空泵與汽側(cè)抽真空管道連接

2)輔助真空泵配套設(shè)施的改造

原設(shè)計(jì)水室真空泵僅在凝汽器循環(huán)水側(cè)上水時(shí)短暫使用。真空泵冷卻水設(shè)計(jì)為開放式，冷卻水為除鹽水，冷卻水補(bǔ)水經(jīng)真空泵后直接排入地溝，冷卻水量為3 m3/h?，F(xiàn)水室真空泵改為輔助真空泵，若長(zhǎng)期運(yùn)行，冷卻水直接排入地溝浪費(fèi)較大，故兩臺(tái)輔助真空泵增加一套共用的閉式循環(huán)冷卻水設(shè)備，包括一組氣水分離器及板式換熱器，其中板式換熱器的冷卻水采用機(jī)組閉式水（如圖3圖4所示），可循環(huán)使用，節(jié)約了大量除鹽水。

圖3 改造前冷卻水（除鹽水）經(jīng)真空泵后直接排入地溝

圖4 改造后輔助真空泵配套的共用閉式循環(huán)冷卻水設(shè)備

2 機(jī)組備用階段用輔助真空泵代替真空泵維持真空的試驗(yàn)

當(dāng)機(jī)組處于備用階段（真空、軸封投入）時(shí)，凝汽器真空會(huì)影響凝水溫度、低壓缸排汽溫度、低壓缸星型軸承溫度等。低壓缸排汽溫度過高會(huì)破壞汽機(jī)動(dòng)靜中心線的一致性，改變軸向位置，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起汽機(jī)振動(dòng)或汽缸變形；而低壓缸星型軸承溫度超過設(shè)定值時(shí)將直接觸發(fā)汽機(jī)跳閘；同樣，當(dāng)汽機(jī)轉(zhuǎn)速超過9 Hz、凝汽器壓力高于設(shè)定值時(shí)也會(huì)觸發(fā)汽機(jī)跳閘，雖在備用階段時(shí)，汽機(jī)轉(zhuǎn)速為盤車轉(zhuǎn)速低于9 Hz，不會(huì)觸發(fā)汽機(jī)跳閘，但為安全起見，也需將凝汽器真空維持在設(shè)定值內(nèi)，故需驗(yàn)證輔助真空泵維持凝汽器真空的效果。凝汽器壓力觸發(fā)汽機(jī)跳閘邏輯圖見圖5。

圖5 凝汽器壓力觸發(fā)汽機(jī)跳閘邏輯圖

1)凝汽器壓力設(shè)定值與低壓缸進(jìn)汽壓力的函數(shù)關(guān)系［2］，見表1和圖6。

圖6 凝汽器壓力設(shè)定值與低壓缸進(jìn)汽壓力的函數(shù)關(guān)系

當(dāng)機(jī)組處于備用階段時(shí)，凝汽器壓力低于30 kPa。輔助真空泵替代真空泵試驗(yàn)結(jié)果為：在夏季，凝汽器壓力維持在22 kPa左右，冬季在20 kPa，低壓缸進(jìn)汽壓力為42 kPa，根據(jù)表1可看出，42 kPa低壓缸進(jìn)汽壓力對(duì)應(yīng)的凝汽器壓力高設(shè)定值為30 kPa，故滿足要求。

表1 凝汽器壓力設(shè)定值與低壓缸進(jìn)汽壓力的函數(shù)關(guān)系

2)用輔助真空泵替代真空泵后，凝汽器壓力有所上升，當(dāng)凝汽器壓力上升后，低壓缸星型軸承溫度也會(huì)隨之升高。用輔助真空泵替代真空泵試驗(yàn)結(jié)果顯示，低壓缸星型軸承溫度雖從39.5℃上升到了50.5℃，但觸發(fā)汽機(jī)跳閘條件為大于90℃（報(bào)警值為70℃），所以軸承溫度離報(bào)警值仍有裕量，試驗(yàn)結(jié)果滿足運(yùn)行要求。

3 機(jī)組備用階段輔助真空泵替代真空泵投入運(yùn)行概況

試驗(yàn)結(jié)果證明，機(jī)組在備用階段用輔助真空泵替代真空泵維持真空是可行的，但須滿足以下條件：

①高旁、中旁及低旁開度小于5%

②汽機(jī)轉(zhuǎn)速大于45 rpm

③燃機(jī)轉(zhuǎn)速小于3 Hz且延時(shí)60 min

④凝汽器壓力小于13 kPa

機(jī)組解列后，投用輔助真空泵需等燃機(jī)轉(zhuǎn)速小于3 Hz，延時(shí)60 min；當(dāng)機(jī)組剛投入真空、軸封時(shí)，投用輔助真空泵的條件就是等待凝汽器壓力小于13 kPa。

投用輔助真空泵的操作：

確 認(rèn)“SLC AUX VACUUM PUMP INTER‐LOCK”子環(huán)具備投用條件，并投用，同時(shí)投用“AUX VACUUM PUMP INTERLOCK DCO”子環(huán)，觀察真空泵停用，待凝汽器壓力到設(shè)定值后啟動(dòng)輔助真空泵。

需注意的是，機(jī)組運(yùn)行階段是嚴(yán)禁使用輔助真空泵代替真空泵的，因輔助真空泵不能維持真空，即使在機(jī)組聯(lián)合循環(huán)后能維持真空，也會(huì)影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，故在機(jī)組啟動(dòng)前要將輔助真空泵退出。

以下是我廠機(jī)組解列后用輔助真空泵替代真空泵維持真空的過程，見圖7～11。

圖7 真空泵停用前

圖8 輔助真空泵投用前

圖9 真空泵停用后

圖10 輔助真空泵子環(huán)投用后（凝汽器壓力未到設(shè)定值，故輔助真空泵未啟動(dòng)）

圖11 輔助真空泵投用后（凝汽器壓力維持在穩(wěn)定數(shù)值，不再上升）

基于各個(gè)機(jī)組真空的差異，輔助真空泵（包括備泵）起泵壓力設(shè)定值略有不同。當(dāng)兩臺(tái)輔助真空泵仍不能維持真空時(shí)，將啟動(dòng)真空泵，此時(shí)應(yīng)查明真空無(wú)法維持的原因，必要時(shí)切除輔助真空泵子環(huán)。

由于輔助真空泵的功率遠(yuǎn)小于真空泵，當(dāng)機(jī)組處于備用階段時(shí)，用輔助真空泵替代真空泵不僅提高了設(shè)備使用率，還降低了廠用電［3］，節(jié)約了用電量。輔助真空泵及真空泵電氣參數(shù)見表2。

表2 輔助真空泵及真空泵電氣參數(shù)

從表2可看出，真空泵的功率為110 kW，而輔助真空泵僅為15 kW，以我廠機(jī)組日開夜停運(yùn)行方式，一般停機(jī)到第二天并網(wǎng)的備用時(shí)間為8 h左右，即輔助真空泵運(yùn)行時(shí)間按8 h計(jì)算，則一天可節(jié)約廠用電量為：（真空泵功率-輔助真空功率）×8=（110-15）×8=760 kWh按調(diào)峰機(jī)組特性，再減去一年中檢修時(shí)間，全年一臺(tái)機(jī)組有效備用天數(shù)在200天左右，我廠共有4臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)組，則全年我廠一共可節(jié)約的廠用電量為：760×200×4=608 000 kWh。

按燃機(jī)上網(wǎng)電價(jià)0.49元/kWh來(lái)算，我廠全年共可節(jié)約費(fèi)用為：608 000×0.49=297 920元

4 結(jié)語(yǔ)

隨著電力企業(yè)改革的不斷深化及科技水平的不斷提高，電力行業(yè)將逐步由生產(chǎn)型企業(yè)向經(jīng)營(yíng)型企業(yè)轉(zhuǎn)變，要想取得更好的經(jīng)濟(jì)效益，就必須考慮系統(tǒng)優(yōu)化，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。我廠通過對(duì)真空系統(tǒng)的優(yōu)化，最終在機(jī)組備用階段下，用輔助真空泵替代真空泵維持真空，提高了設(shè)備使用率，降低了廠用電、發(fā)電成本和發(fā)電費(fèi)用，值得推廣借鑒。