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        凝結(jié)水泵變頻改造運(yùn)行控制解析

        2010-04-13 03:15:36王福玉張景紅
        電力工程技術(shù) 2010年5期
        關(guān)鍵詞:除氧器軸封給水泵

        王福玉,張景紅

        (神華國(guó)華太倉(cāng)發(fā)電有限公司,江蘇太倉(cāng)215433)

        神華國(guó)華太倉(cāng)發(fā)電有限公司2×600MW超臨界直流發(fā)電機(jī)組,凝結(jié)水泵原設(shè)計(jì)為“一工一備”,系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的定速節(jié)流調(diào)節(jié)方式,出口壓力在不同工況下基本處于2.8~3.4 MPa之間,電流為180 A左右。在機(jī)組啟動(dòng)初期,由于凝結(jié)水需求量較小,除氧器上水調(diào)門(mén)開(kāi)度受限,基本處于30%~80%之間,從而導(dǎo)致凝結(jié)水壓力較大,使得除氧器上水調(diào)門(mén)和凝結(jié)水泵在循環(huán)調(diào)門(mén)及管道沖刷和現(xiàn)場(chǎng)噪音極大,同時(shí)對(duì)凝結(jié)水用戶(hù)的調(diào)控品質(zhì)產(chǎn)生了極為不利的影響。既不利于設(shè)備的可靠運(yùn)行,又影響電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,基于此種情況,對(duì)凝結(jié)水泵進(jìn)行變頻運(yùn)行改造。

        1 凝結(jié)水泵變頻改造控制分析

        原設(shè)計(jì)凝結(jié)水泵為定速運(yùn)行,凝結(jié)水經(jīng)軸封加熱器和除氧器上水主副調(diào)閥和低壓加熱器后進(jìn)入除氧器,利用改變調(diào)閥開(kāi)度來(lái)改變凝結(jié)水流量,以滿(mǎn)足機(jī)組運(yùn)行需要。其系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

        圖1 凝結(jié)水系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

        凝結(jié)水泵變頻改造,常規(guī)有2種控制方式,一種為“一拖一”控制方式,即2臺(tái)凝結(jié)水泵分別加裝變頻器。另外一種為“一拖二”控制方式,即2臺(tái)凝結(jié)水泵加裝1套變頻器進(jìn)行切換控制。由于變頻凝結(jié)水泵變頻啟動(dòng)、加載至正常需10余秒時(shí)間,若保持備用泵為變頻狀態(tài),異常情況下勢(shì)必導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)載的波動(dòng)和不穩(wěn)定,所以,采用“一拖一”的控制方式,正常情況下也需保持備用泵為工頻狀態(tài)。該控制方式切換靈活性較好,但改造投資成本較高,維護(hù)工作量和維護(hù)成本也有所增大,故不采用此法。

        采用“一拖二”控制方式,正常情況下變頻泵運(yùn)行工頻泵備用,凝結(jié)水泵所帶主要負(fù)荷為定冷水箱補(bǔ)水、低壓旁路減溫水、汽電動(dòng)給水泵密封水、凝結(jié)水泵密封水、主機(jī)軸封減溫水、廠前區(qū)用汽減溫水、低壓缸噴水、凝汽器水幕噴水,受凝結(jié)水壓力變化影響最大的為給水泵密封水和主機(jī)軸封減溫水。變頻改造后,為保證給水泵運(yùn)行安全,增加了凝結(jié)水泵變頻下限限制,控制凝結(jié)水泵出口壓力不低于1.0 MPa,并將出口壓力低聯(lián)泵定值設(shè)置為0.9 MPa,以保證變頻凝結(jié)水泵異常情況下系統(tǒng)運(yùn)行安全。同時(shí),為增大凝結(jié)水泵節(jié)能效果,將給水泵密封水供水由軸封加熱器出口凝結(jié)水用戶(hù)母管供給,改為軸封加熱器入口凝結(jié)水泵出口母管供給,此改造需在機(jī)組啟動(dòng)初期和機(jī)組停運(yùn)后及時(shí)將給泵密封水切至凝結(jié)水用戶(hù)母管供給,以避免凝結(jié)水雜質(zhì)進(jìn)入給泵軸封而引起的給泵動(dòng)靜碰磨。

        凝結(jié)水泵改造后,除氧器水位控制由閥門(mén)控制變?yōu)橐揽扛淖兡棉D(zhuǎn)速控制。為降低運(yùn)行凝結(jié)水泵異常跳閘、備用工頻泵聯(lián)動(dòng)過(guò)程對(duì)除氧器、軸封和給水泵密封水、低加疏水系統(tǒng)的影響,通過(guò)試驗(yàn)優(yōu)化了給水泵密封水、低加疏水和主機(jī)軸封減溫水門(mén)控制特性,并設(shè)置了變頻凝結(jié)水泵跳閘后除氧器主輔調(diào)閥自動(dòng)關(guān)小至對(duì)應(yīng)負(fù)荷下開(kāi)度的控制特性曲線(xiàn)(見(jiàn)圖2、圖3)。機(jī)組大負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中如果突然觸發(fā)RB,機(jī)組快速降負(fù)荷,除氧器水位因負(fù)荷下降而快速上升,此時(shí)變頻凝結(jié)水泵會(huì)因除氧器水位上升而自動(dòng)降轉(zhuǎn)速,導(dǎo)致凝結(jié)水泵出口壓力下降,進(jìn)而導(dǎo)致低加疏水、軸封減溫水和給水泵密封水失調(diào)。為了規(guī)避此種風(fēng)險(xiǎn),又對(duì)除氧器主調(diào)閥設(shè)置了另外一條變頻凝結(jié)水泵運(yùn)行,機(jī)組觸發(fā)RB時(shí),主調(diào)閥在2 min內(nèi)自動(dòng)關(guān)至10%的控制邏輯,盡量減緩凝結(jié)水泵出口壓力變化,改善了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

        凝結(jié)水泵變頻改造后除了需進(jìn)行變頻器本身的試驗(yàn)檢驗(yàn),還要進(jìn)行泵組變頻運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)測(cè)試,找出共振點(diǎn),以期在運(yùn)行過(guò)程中加以規(guī)避。

        圖2 變頻凝結(jié)水泵跳閘時(shí)除氧器主調(diào)閥開(kāi)度對(duì)應(yīng)曲線(xiàn)

        圖3 變頻凝結(jié)水泵跳閘時(shí)除氧器副調(diào)閥開(kāi)度對(duì)應(yīng)曲線(xiàn)

        2 凝結(jié)水泵運(yùn)行控制方式

        機(jī)組正常運(yùn)行時(shí),變頻泵為運(yùn)行泵,另一臺(tái)泵處于“工頻”備用狀態(tài)。備用泵出口門(mén)保持全開(kāi),聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)投入。由于凝結(jié)水泵控制方式在線(xiàn)切換極其復(fù)雜,操作量較大,且切換操作安全系數(shù)較低,具體切換方法以A凝結(jié)水泵“變頻”運(yùn)行,B凝結(jié)水泵“工頻”備用為例。需首先啟動(dòng)B凝結(jié)水泵,停止A凝結(jié)水泵→將A凝結(jié)水泵停電,將其改為“工頻”狀態(tài)→啟動(dòng)A凝結(jié)水泵,停止B凝結(jié)水泵→將B凝結(jié)水泵停電,將其改為“變頻”狀態(tài)→啟動(dòng)B凝結(jié)水泵“變頻”運(yùn)行,停止A凝結(jié)水泵“工頻”備用。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)備用泵只做定期啟停,不做輪換,只有在機(jī)組停運(yùn)凝結(jié)系統(tǒng)停運(yùn)后,才考慮進(jìn)行控制方式的切換。

        正常情況下備用凝結(jié)水泵啟停試驗(yàn)的控制方法是,備用泵啟動(dòng)前將除氧器上水主、輔調(diào)閥逐次緩慢關(guān)至當(dāng)前負(fù)荷對(duì)應(yīng)開(kāi)度,待凝結(jié)水泵出口壓力上升至變頻器調(diào)整上限時(shí)(即達(dá)到工頻運(yùn)行狀態(tài)50 Hz),將汽變頻器切為手動(dòng)控制,檢查調(diào)整除氧器水位正常;啟動(dòng)備用泵。檢查正常后重新停止工頻凝結(jié)水泵并使之處于正常備用狀態(tài)。然后,重新投入變頻泵自動(dòng)控制,逐漸全開(kāi)除氧器主輔調(diào)閥。

        3 凝結(jié)水泵變頻運(yùn)行中注意事項(xiàng)

        (1)在負(fù)荷大于350MW時(shí)視凝結(jié)水泵出口使除氧器水位控制器主、副調(diào)門(mén)開(kāi)足并處于手動(dòng)控制狀態(tài),負(fù)荷小于350MW時(shí)視凝結(jié)水泵出口應(yīng)及時(shí)關(guān)小除氧器上水主調(diào)閥,控制凝結(jié)水泵出口壓力不低于1.2 MPa。除氧器水位通過(guò)自動(dòng)改變凝結(jié)水泵變頻器輸出來(lái)控制除氧器水位。

        (2)變頻泵跳閘時(shí),備用泵“工頻”啟動(dòng)。同時(shí),除氧器主輔調(diào)門(mén)自動(dòng)關(guān)至當(dāng)前工況下凝結(jié)水泵“工頻”運(yùn)行情況下對(duì)應(yīng)開(kāi)度。運(yùn)行人員要注意檢查調(diào)整除氧器水位、低壓加熱器水位、給水泵密封水、軸封減溫水,及時(shí)調(diào)整穩(wěn)定后,可重新投入自動(dòng)控制。

        (3)凝結(jié)水泵變頻運(yùn)行,在其共振轉(zhuǎn)速區(qū)間要注意振動(dòng)情況,若有異常,應(yīng)及時(shí)通過(guò)調(diào)整除氧器主輔調(diào)門(mén)開(kāi)度,避開(kāi)該共振區(qū)段,防止造成電機(jī)或軸承損壞[1]。

        (4)運(yùn)行中要加強(qiáng)對(duì)凝結(jié)水泵振動(dòng)、軸承溫度、凝結(jié)水泵出口壓力的檢查,當(dāng)凝結(jié)水泵出口壓力降至1.1 MPa時(shí),應(yīng)及時(shí)通過(guò)改變除氧器上水調(diào)門(mén)開(kāi)度,使之處于1.1 MPa以上工作。任何時(shí)候不得使凝結(jié)水泵處于出口壓力低于1.1 MPa的情況下長(zhǎng)期工作。若凝泵出口壓力低于1.1 MPa時(shí),應(yīng)注意檢查調(diào)整給水泵密封水、軸封減溫水,使之工作穩(wěn)定。另外,要加強(qiáng)凝汽器水位、除氧器水位、以及轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制的監(jiān)視調(diào)整。

        (5)凝結(jié)水泵變頻運(yùn)行過(guò)程中,若因出口壓力低導(dǎo)致工頻凝結(jié)水泵聯(lián)啟,應(yīng)立即停止變頻凝結(jié)水泵運(yùn)行,防止出現(xiàn)變頻凝結(jié)水泵悶泵運(yùn)行,導(dǎo)致泵組損壞。

        (6)凝結(jié)水泵變頻運(yùn)行過(guò)程中,要注意其他凝結(jié)水用戶(hù)監(jiān)視與調(diào)整,避免因凝結(jié)水壓力的下降,引起其他系統(tǒng)工作異常。

        4 凝結(jié)水泵變頻改造后所產(chǎn)生的效果

        (1)凝結(jié)水泵變頻改造后可實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)速啟動(dòng),降低了泵組啟動(dòng)電流和起動(dòng)力矩,提高了泵組啟動(dòng)安全性和使用壽命;實(shí)現(xiàn)了空系統(tǒng)啟動(dòng)目標(biāo),減少系統(tǒng)啟動(dòng)操作,降低了對(duì)系統(tǒng)的沖擊,提高了系統(tǒng)運(yùn)行安全性;可以實(shí)現(xiàn)凝結(jié)水泵低速運(yùn)行,降低耗電量,避免了系統(tǒng)閥門(mén)節(jié)流沖刷,消除了因閥門(mén)節(jié)流所產(chǎn)生的強(qiáng)烈運(yùn)行噪音,改善了閥門(mén)的工作環(huán)境,延長(zhǎng)了閥門(mén)維護(hù)周期和使用壽命。

        (2)提高了泵組工作效率,降低了系統(tǒng)節(jié)流損失和泵組使用能耗,避免了資源上的浪費(fèi),節(jié)能效果顯著。實(shí)際工況試驗(yàn)表明,機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷時(shí),凝結(jié)水泵工作點(diǎn)為45 Hz,以2008年上半年機(jī)組66.35%負(fù)荷率計(jì)算,半年可節(jié)電296.06萬(wàn)kW·h。以0.37元/(kW·h)計(jì)算,可節(jié)約109.54萬(wàn)元,全年節(jié)約219萬(wàn)元,單臺(tái)機(jī)組當(dāng)年可以回收全部成本。

        (3)凝結(jié)水泵變頻改造后,充分考慮對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的影響,因此進(jìn)行了針對(duì)性的調(diào)整優(yōu)化,通過(guò)試驗(yàn),驗(yàn)證了凝結(jié)水泵變頻改造后不會(huì)對(duì)系統(tǒng)及機(jī)組運(yùn)行安全產(chǎn)生威脅,完全可滿(mǎn)足系統(tǒng)安全運(yùn)行需求。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        凝結(jié)水泵變頻改造其節(jié)能效果顯著,但在實(shí)施改造后,要注意變頻器本身和工作環(huán)境的維護(hù)和保養(yǎng),同時(shí)要結(jié)合系統(tǒng)設(shè)置,從控制邏輯上進(jìn)行優(yōu)化,并在實(shí)際運(yùn)行時(shí),根據(jù)工況的變化由運(yùn)行人員合理調(diào)整除氧器上水調(diào)門(mén)開(kāi)度,以保證凝結(jié)水泵處于一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行工況,才能從根本上保證凝結(jié)水泵工作的可靠性,確保實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

        [1] 李方園.變頻器應(yīng)用技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2008.

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