鄭衛(wèi)東， 李悍華， 戴航丹， 薛 建

（1.華能玉環(huán)發(fā)電廠(chǎng)， 浙江 玉環(huán) 317604； 2.浙江省電力公司電力科學(xué)研究院， 杭州 310014）

1 000 MW 機(jī)組凝結(jié)水泵變頻運(yùn)行控制除氧器水位的要點(diǎn)探討

鄭衛(wèi)東1， 李悍華1， 戴航丹2， 薛 建1

（1.華能玉環(huán)發(fā)電廠(chǎng)， 浙江 玉環(huán) 317604； 2.浙江省電力公司電力科學(xué)研究院， 杭州 310014）

隨著凝泵變頻運(yùn)行的廣泛運(yùn)用，如何充分發(fā)揮凝泵變頻運(yùn)行的節(jié)能特性，實(shí)現(xiàn)凝泵變頻全程控制除氧器水位成為關(guān)注的問(wèn)題。 介紹了華能玉環(huán)發(fā)電廠(chǎng) 1 000 MW 超超臨界機(jī)組凝泵系統(tǒng)變頻運(yùn)行試驗(yàn)及邏輯優(yōu)化，提出了應(yīng)該注意的幾個(gè)問(wèn)題。

凝結(jié)水泵；變頻；除氧器水位

1 設(shè)備概況

華能玉環(huán)發(fā)電廠(chǎng) 4 ×1 000 MW 超超臨界機(jī)組采用中壓凝結(jié)水精處理系統(tǒng)。凝汽器熱井中的凝結(jié)水由凝結(jié)水泵（簡(jiǎn)稱(chēng)凝泵）升壓后，經(jīng)中壓凝結(jié)水精處理裝置、 汽封冷卻器、 除氧器上水主/輔調(diào)節(jié)門(mén)、疏水冷卻器和 4臺(tái)低壓加熱器后進(jìn)入除氧器。凝泵為 SULZER 公司生產(chǎn)的 BDC 5002 510型電動(dòng)、立式、多級(jí)、筒型、離心泵，汽輪機(jī)最大連續(xù)出力工況 （TMCR）進(jìn) 口流 量 為 1 840 t/h，110% 調(diào) 閥 全 開(kāi) 工 況 （VWO）流 量 為2 215 t/h， 出口壓力為 3.10 MPa， 轉(zhuǎn)速為 1 486 r/min， 效率為81.5% 。 電 機(jī) 為 HYUNDAI 公 司 生 產(chǎn) 的 HRQ I5692 54 型， 電壓為 6 000 V， 額定電流為 294.8 A， 啟動(dòng)電流為 1 621.4 A， 功率為 2 700 kW， 轉(zhuǎn)速為 1 486 r/min， 功率因數(shù) cosφ 為 0.89， 絕緣等級(jí)為F級(jí)。

2 凝泵變頻運(yùn)行方式的優(yōu)化

由于汽泵密封水泵的密封水壓力要求較高，原設(shè)計(jì)由凝結(jié)水系統(tǒng)中的雜用水提供，因此凝結(jié)水母管壓力必須維持在高位運(yùn)行，其中1臺(tái)凝泵變頻運(yùn)行后，管路節(jié)流仍然較大，節(jié)能效果并不明顯。 因此對(duì) 3，4號(hào)機(jī)組汽泵密封水系統(tǒng)進(jìn)行了改造，在雜用水管路上增加了管道泵，以此對(duì)汽泵密封水進(jìn)行增壓。這樣，機(jī)組凝結(jié)水母管的壓力可以降低到 1 MPa左右，除氧器上水調(diào)閥基本無(wú)節(jié)流。

為了既節(jié)能降耗，又能在特殊工況下保證機(jī)組的安全運(yùn)行，凝泵變頻運(yùn)行后要對(duì)凝結(jié)水系統(tǒng)運(yùn)行方式做如下修改：

（1）原除氧器上水輔助調(diào)閥不再投用。

（2）機(jī)組正常運(yùn)行階段（負(fù)荷指令>400 MW），除氧器上水主閥維持在固定開(kāi)度，由凝泵變頻器控制除氧器水位。 調(diào)閥的固定開(kāi)度隨著負(fù)荷（凝結(jié)水流量）變化而變化，目的在于確保凝泵變頻器的輸出頻率在可調(diào)且經(jīng)濟(jì)的范圍內(nèi)。

（3）在機(jī)組的啟動(dòng)階段或在其他需要低壓旁路（簡(jiǎn)稱(chēng)低旁）開(kāi)啟的情況下， 凝泵超馳至工頻運(yùn)行。除氧器上水主閥快速關(guān)至當(dāng)前負(fù)荷對(duì)應(yīng)下的工頻閥位開(kāi)度后，釋放對(duì)除氧器水位的控制。

（4）機(jī)組汽泵運(yùn)行， 管道泵跳閘后， 凝泵變頻 控制凝結(jié) 水 管 道 壓力 ， 管 道壓力定 值 為 2.5 MPa。 此時(shí)， 除氧器上水主閥處于節(jié)流狀態(tài)， 也須快速關(guān)至當(dāng)前負(fù)荷對(duì)應(yīng)下的工頻閥位開(kāi)度后，解除控制除氧器水位。

為了有效達(dá)到上述目的，有必要進(jìn)行以下幾個(gè)試驗(yàn)。

3 凝泵變頻運(yùn)行試驗(yàn)及注意要點(diǎn)

3.1 除氧器上水主閥開(kāi)度試驗(yàn)

3.1.1 工頻方式

試驗(yàn)前須確認(rèn)凝泵變頻器工頻輸出工況或處于工頻泵運(yùn)行；除氧器上水主閥投自動(dòng)控制除氧器水位；確認(rèn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的特性能滿(mǎn)足自動(dòng)調(diào)節(jié)的要求。工頻泵運(yùn)行模式下各個(gè)負(fù)荷段穩(wěn)定的除氧器上水主閥開(kāi)度，如表1所示。

表1 工頻模式下負(fù)荷指令（LD）對(duì)應(yīng)除氧器上水主閥開(kāi)度

3.1.2 變頻方式

試驗(yàn)前須確認(rèn)凝泵處于變頻運(yùn)行方式，變頻投自動(dòng)，控制除氧器水位，除氧器上水主閥投自動(dòng)，如凝結(jié)水母管壓力過(guò)低時(shí)，可以手動(dòng)將該閥關(guān)小以快速增壓。

負(fù)荷由 400 MW 至 1 000 MW， 每增加 1 00 MW，測(cè)量 1次主閥開(kāi)度，在保障凝結(jié)水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，盡量全開(kāi)除氧器上水主閥，使其無(wú)節(jié)流，增加系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

在試驗(yàn)過(guò)程中，上水主閥的開(kāi)啟和關(guān)閉必須都保持一定的速率，防止除氧器水位大幅度變化。由于除氧器上水主閥根據(jù)負(fù)荷指令（LD）自動(dòng)控制，為防止負(fù)荷小幅度變化時(shí)頻繁動(dòng)作，在升負(fù)荷與降負(fù)荷的過(guò)程中分2個(gè)按照一定速率變化的環(huán)節(jié)控制（見(jiàn)圖1 右側(cè)）， 即在小幅變化時(shí)盡量保證除氧器上水主閥開(kāi)度不變，目的在于確保凝泵變頻器的輸出頻率在可調(diào)且經(jīng)濟(jì)的范圍內(nèi)。變頻自動(dòng)控制除氧器水位，在保證凝結(jié)水系統(tǒng)與機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，除氧器上水主閥保持較大開(kāi)度。

圖1 除氧器上水主閥速率控制

3.2 凝泵變頻泵與工頻泵切換試驗(yàn)

試驗(yàn)分2步進(jìn)行：

（1）變頻泵轉(zhuǎn)速手動(dòng)升至工頻轉(zhuǎn)速，啟動(dòng)工頻泵，停運(yùn)變頻泵，除氧器上水主閥控制除氧器水位。

（2）重新啟動(dòng)變頻泵， 停運(yùn)工頻泵， 變頻泵投自動(dòng)調(diào)節(jié)。如果除氧器水位無(wú)法穩(wěn)定或凝泵出口母管壓力過(guò)低，由運(yùn)行人員手動(dòng)適當(dāng)關(guān)小除氧器水位主調(diào)節(jié)閥；如果凝泵振動(dòng)大或變頻不穩(wěn)定，由運(yùn)行人員手動(dòng)適當(dāng)增加變頻輸出或切至工頻泵運(yùn)行。

工頻切至變頻自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，除氧器上水主閥將從當(dāng)前負(fù)荷下工頻運(yùn)行的開(kāi)度切換至變頻運(yùn)行時(shí)的開(kāi)度，由于之前除氧器水位較高，上水閥節(jié)流較多，凝泵電流波動(dòng)較大，開(kāi)啟速度不宜過(guò)快， 速率須設(shè)置較小， 即圖1 中 A1， 一般設(shè)置為0.05%/s； 上水主閥開(kāi)至 50%以上時(shí)， 上水閥基本無(wú)節(jié)流，凝泵電流較穩(wěn)定，上水閥開(kāi)啟速率可以適當(dāng)調(diào)大， 即圖1 中 A2，一般設(shè)置為 0.1%/s，降低水位沖擊的同時(shí)確保穩(wěn)定性。

3.3 凝結(jié)水系統(tǒng)故障時(shí)凝泵變頻調(diào)節(jié)試驗(yàn)

凝結(jié)水系統(tǒng)在以下任一異常工況下：凝泵A/B 均運(yùn)行 5 s 內(nèi)； 低旁 A/B 任意出口溫度高于100℃； 給水泵密封水出口溫度任意 1 點(diǎn)高于75℃； 低旁 A/B 任意請(qǐng)求開(kāi)， 凝泵變頻切工頻轉(zhuǎn)速， 同時(shí)除氧器主上水閥超馳關(guān)至工頻下 LD對(duì)應(yīng)開(kāi)度。 5 s后變頻控制除氧器水位，異常信號(hào)消失后，主閥將開(kāi)至變頻下LD對(duì)應(yīng)開(kāi)度。

在該試驗(yàn)中，超馳至關(guān)重要，轉(zhuǎn)速須迅速提升，速率放開(kāi)，同時(shí)除氧器上水主閥須快速關(guān)小，保證在 5 s內(nèi)能從全開(kāi)關(guān)至當(dāng)前負(fù)荷下工頻運(yùn)行時(shí)的開(kāi)度， 速率一般設(shè)置為 20%/s， 這個(gè)階段除氧器水位由上水主閥控制，類(lèi)似工頻運(yùn)行時(shí)除氧水位控制。故障信號(hào)消失后，除氧器上水主閥將按照一定的速率開(kāi)至當(dāng)前負(fù)荷下變頻運(yùn)行時(shí) LD對(duì)應(yīng)的開(kāi)度。該試驗(yàn)需要注意除氧器上水主閥開(kāi)關(guān)的速度與凝泵變頻調(diào)節(jié)變化的匹配，以保障除氧器水位的穩(wěn)定。

3.4 300 MW 時(shí)凝泵變頻控制出口母管壓力的優(yōu)化

在負(fù)荷 300 MW 以下時(shí)， 除氧器水位由除氧器上水閥控制，凝泵變頻控制凝泵出口母管壓力。原設(shè)定值為單一的負(fù)荷指令控制曲線(xiàn)，當(dāng)?shù)团蚤_(kāi)或者除氧器壓力變化時(shí)擾動(dòng)較大，運(yùn)行人員很難控制。 現(xiàn)優(yōu)化為 f（LD）的壓力值、 低旁請(qǐng)求開(kāi)或開(kāi)動(dòng)作時(shí)進(jìn)口壓力值、凝汽器疏水溫度高時(shí)凝汽器壓力、 除氧器壓力+0.3 MPa 四者取大值，加上運(yùn)行偏置設(shè)定值（畫(huà)面可操作）作為速率限制后的最終值，這樣在降低擾動(dòng)的同時(shí)增加運(yùn)行可控性，做到真正地全程自動(dòng)控制，如圖2所示。

圖2 300 MW 時(shí)凝泵出口母管壓力控制

3.5 給水泵密封水溫度控制優(yōu)化試驗(yàn)

給水泵密封水由凝結(jié)水提供，受凝結(jié)水母管壓力變化影響較大，尤其在切換凝泵及凝結(jié)水系統(tǒng)故障的情況下， PID 參數(shù)調(diào)整作用不明顯， 須對(duì)給水泵密封水溫度控制增加凝結(jié)水母管壓力前饋，見(jiàn)表2。

表2 密封水溫度控制前饋

4 試驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題與改進(jìn)

變頻降壓試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)無(wú)論是工頻還是變頻，只要凝泵能向除氧器正常上水，密封水就不會(huì)有任何問(wèn)題，與負(fù)荷及汽泵轉(zhuǎn)速高低無(wú)任何關(guān)系，這是由汽泵軸端密封結(jié)構(gòu)所決定的。簡(jiǎn)而言之，只要控制凝結(jié)水母管壓力與除氧器上水調(diào)門(mén)后壓力的差值不 小于 0.2～0.3 MPa 即可， 這是凝 結(jié) 水主調(diào)閥開(kāi)度 100%時(shí)， 凝泵向除氧器正常上水的必要條件。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)控制邏輯進(jìn)一步進(jìn)行了優(yōu)化，將優(yōu)化控制方案中汽泵運(yùn)行，管道泵跳閘后凝泵變頻控制凝結(jié)水管道壓力（壓力定值為 2.5 MPa）優(yōu)化為： 密封水任 1 點(diǎn)溫度高于 75℃時(shí)， 凝泵變頻控制凝結(jié)水管道壓力。除氧器上水主閥快速關(guān)至當(dāng)前負(fù)荷對(duì)應(yīng)下的工頻閥位開(kāi)度后，釋放控制除氧器水位。

圖3為模擬低旁請(qǐng)求開(kāi)時(shí)密封水溫度控制趨勢(shì)，給水前置泵A的壓力控制邏輯中未添加壓力前饋，給水前置泵B則添加了壓力前饋。

圖3 給泵密封水是否添加前饋?zhàn)饔帽容^

凝泵變頻調(diào)節(jié)除氧器水位后，還需要關(guān)注以下幾個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)：

（1）凝泵變頻運(yùn)行、備泵自啟動(dòng)壓力原定值1.8MPa 明顯不適合， 根據(jù)機(jī)組試驗(yàn)最低負(fù)荷 462MW 時(shí)壓力 1.08 MPa 估算， 可以暫定當(dāng)凝泵出口母管壓力低于 0.9 MPa 時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)工頻凝泵，凝泵出口母管壓力低于 1.05 MPa 時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)密封水管道泵（如有安裝）。

（2）原凝結(jié)水系統(tǒng)中的雜用水壓力低閉鎖低旁開(kāi)啟的定值為 1.8 MPa， 也已不適合， 取消該聯(lián)鎖， 并將低旁壓力低開(kāi)關(guān)定值調(diào)整為 1 MPa，改為報(bào)警。

（3）開(kāi)啟精處理旁路的壓力定值需根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況調(diào)整， 原為 1MPa， 一般調(diào)整為 0.7MPa。

（4）根據(jù)運(yùn)行要求， 凝泵變頻啟動(dòng)最低轉(zhuǎn)速為 800 r/min， 變頻器調(diào)節(jié)需設(shè)置低限值。

（5）在凝泵變頻控制出口母管壓力的邏輯與畫(huà)面中，需添加1個(gè)壓力偏置設(shè)定開(kāi)關(guān)，便于對(duì)凝結(jié)水系統(tǒng)的穩(wěn)定調(diào)節(jié)。

5 結(jié)語(yǔ)

玉環(huán)發(fā)電廠(chǎng)凝結(jié)水系統(tǒng)變頻運(yùn)行經(jīng)優(yōu)化后，凝泵變頻全程自動(dòng)控制除氧器水位，控制靈敏、精度高，運(yùn)行證明只要把握了上述實(shí)施要點(diǎn)，均能得到良好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，獲得良好的節(jié)能效果。

[1]周 珠 峰 ，林 愛(ài) 榮.1 000MW 機(jī) 組 凝 結(jié) 水 泵 變 頻 控 制 策 略的研究與應(yīng)用[J].浙江電力，2010，29（7）：33-35.

[2]張 寶.凝 結(jié) 水 泵 變 頻 改 造 調(diào) 試 與 節(jié) 能 潛 力 挖 掘[J].浙 江電力，2008，27（5）∶35-37.

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[4]朱北恒.火電廠(chǎng)熱工自動(dòng)化系統(tǒng)試驗(yàn)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006.

（本文編輯：陸 瑩）

Discussion on Essentials for Deaerator W ater Level Control by Variablefrequency Operation of Condensate Pum p of 1 000 MW Units

ZHENGWei-dong1， LIHan-hua1， DAIHang-dan2， XUE Jian1
（1.Huaneng Yuhuan Power Plant， Yuhuan Zhejiang 317604， China；2.Z（P）EPC Electric Power Research Institute， Hangzhou 310014， China）

With the extensive use of frequency-variable operation of condensate pump， it has been concerned to improve energy saving performance and implement variable-frequency of condensate pump for deaeratorwater level control during the whole course.This paper introduces test on variable-frequency operation of condensate pump of 1 000 MW ultra supercritical units and logic optimization； it also raises some precautions.

condensate pump；frequency conversion； deaeratorwater level

TK321

： B

： 1007-1881（2012）11-0038-04

2012-05-31

鄭衛(wèi)東（1975-）， 男， 湖北荊州人， 工程師， 長(zhǎng)期從事發(fā)電廠(chǎng)熱工技術(shù)管理工作。