宗緒東

（華電國際電力股份有限公司，濟南 250014）

凝結(jié)水泵耗電率分析及優(yōu)化改造

宗緒東

（華電國際電力股份有限公司，濟南 250014）

介紹華電國際電力股份有限公司所屬火電廠凝結(jié)水泵耗電率偏高的問題，統(tǒng)計了5個級別機組凝結(jié)水泵耗電率的實際狀況，查找了凝結(jié)水泵耗電率偏高的原因，采取了運行優(yōu)化和變頻改造等措施，取得了良好的效果。

凝結(jié)水泵；耗電率；變頻調(diào)速；優(yōu)化改造

0 引言

凝結(jié)水泵是火力發(fā)電廠重要的輔助設(shè)備之一，對于不同容量的機組、不同的運行負荷率以及不同形式的凝結(jié)水泵，其耗電率也不盡相同，一般為0.11%～0.45%。凝結(jié)水泵的耗電量在廠用電量中占有較大的比重，而降低廠用電率是降低電廠成本、提高相對競爭力的重要手段，因此，對于凝結(jié)水泵的優(yōu)化運行及節(jié)能改造是必要的。本文將對華電國際電力股份有限公司（以下簡稱華電國際）所屬火力發(fā)電廠各個級別機組凝結(jié)水泵耗電率偏高的原因進行分析，提出優(yōu)化運行及改造建議。

1 華電國際機組凝結(jié)水泵耗電率統(tǒng)計

華電國際所屬火力發(fā)電廠機組有135，200，300，600和1000MW 5種等級。表1為華電國際公司2013年度各類機組凝結(jié)水泵耗電率統(tǒng)計。

從表1可以看出，對于相同容量等級的機組，由于凝結(jié)水泵的形式及系統(tǒng)等原因，凝結(jié)水泵耗電率差距比較大。經(jīng)過分析可知，對于機組負荷率在80%以下的不同等級機組，其凝結(jié)水泵耗電率正常值均應低于0.19%。因此，有必要對造成機組凝結(jié)水泵耗電率偏高的原因進行分析，并對其進行優(yōu)化改造。

2 機組凝結(jié)水泵耗電率高的原因

（1）凝結(jié)水泵設(shè)計選型容量偏大，水泵配置不合理，未進行變頻改造或變頻器故障是機組凝結(jié)水泵耗電率高的原因之一。在DL 5000—2000《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定了單臺機組宜配置2臺容量為110%最大凝結(jié)水流量的凝結(jié)水泵，或配置3臺容量為55%最大凝結(jié)水流量的凝結(jié)水泵。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，大容量的機組也參與調(diào)峰，機組負荷率一般在70%～80%，原設(shè)計適應額定負荷的定速凝結(jié)水泵容量偏大。

華電國際僅有2臺135MW等級機組配置3臺凝結(jié)水泵，由于凝結(jié)水泵效率不同，即使進行變頻改造，2臺55%容量凝結(jié)水泵并聯(lián)運行比單臺110%容量凝結(jié)水泵運行節(jié)能效果也要差。

華電國際對大部分機組進行了凝結(jié)水泵一拖二變頻改造，目前尚有3臺135MW等級、2臺300MW等級機組未進行變頻改造。低負荷時，需要節(jié)流除氧器上水調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)凝結(jié)水流量，造成凝結(jié)水泵耗電率偏高。

（2）變頻改造后的凝結(jié)水泵受各種因素制約，不能發(fā)揮最大節(jié)能潛力也是機組凝結(jié)水泵耗電率高的原因之一。

1）給水泵密封水采用凝結(jié)水供給的限制。華電國際600MW以上容量機組汽動給水泵大部分采用迷宮式密封，其密封水由凝結(jié)水泵出口凝結(jié)水供給。不同機組對給水泵密封水參數(shù)要求也不同，規(guī)定了給水泵密封水進出水壓差、密封水回水溫度、密封水進水壓力的限值。受上述因素約束，一般要求凝結(jié)水壓力不低于1.5MPa。

2）循環(huán)流化床鍋爐冷渣器采用凝結(jié)水冷卻的限制。華電國際共有8臺循環(huán)流化床機組，為了回收冷渣器熱量，采用凝結(jié)水對冷渣器進行冷卻。冷卻水由軸封加熱器出口引入，進入冷渣器吸熱后進入＃7低壓加熱器出口。大部分機組沒有設(shè)置管道升壓泵，為了保證冷渣器安全運行，運行中被迫控制凝結(jié)水壓力。

3）凝結(jié)水泵低水壓聯(lián)泵定值的限制。華電國際大多數(shù)機組凝結(jié)水泵低水壓聯(lián)泵定值為固定值，一般要求不低于1.2MPa，低于此值會造成備用凝結(jié)水泵聯(lián)啟。

4）低壓旁路減壓閥減溫水閉鎖壓力的限制。部分機組對于低壓旁路減壓閥減溫水壓力要求較高且有閉鎖保護，壓力低于定值（一般為1.2MPa以上），低壓旁路減壓閥打不開。

5）凝結(jié)水泵電動機振動的影響。華電國際1臺135MW和1臺600MW等級機組在進行變頻改造后，當變頻器轉(zhuǎn)速降至一定轉(zhuǎn)速（非最低轉(zhuǎn)速）時，凝結(jié)水泵電動機發(fā)生強烈振動，限制了凝結(jié)水壓力的進一步降低。

6）凝結(jié)水系統(tǒng)閥門節(jié)流或內(nèi)漏的影響。凝結(jié)水系統(tǒng)部分截止閥存在節(jié)流，部分閥門未開啟（如除氧器上水副調(diào)節(jié)閥或旁路閥），導致凝結(jié)水系統(tǒng)阻力增大。凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥、低負荷噴水閥存在內(nèi)漏，造成部分凝結(jié)水又回到凝汽器中。

7）凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)方式的影響。有的機組凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)采用手動調(diào)節(jié)方式，有的機組采用除氧器水位、鍋爐給水流量、除氧器入口凝結(jié)水流量三沖量調(diào)節(jié)方式，存在著一定的調(diào)節(jié)偏差。

8）除氧器定壓運行的影響。有的機組四段抽汽供工業(yè)抽汽，為保持工業(yè)抽汽壓力，除氧器維持定壓運行，造成凝結(jié)水系統(tǒng)阻力增大。

3 運行優(yōu)化及改造方案

針對影響凝結(jié)水泵耗電率高的問題，制訂了運行優(yōu)化措施和改造方案。

（1）優(yōu)化凝結(jié)水泵配置，對工頻凝結(jié)水泵進行變頻改造，對故障變頻器進行修復。利用機組大修機會，將配置3臺55%容量的凝結(jié)水泵改為2臺110%容量的凝結(jié)水泵。對工頻凝結(jié)水泵進行一拖二變頻改造，修復故障的變頻器。在正常運行中，保持變頻凝結(jié)水泵運行，工頻泵做備用。

（2）對凝結(jié)水供給水泵密封水的系統(tǒng)加裝管道升壓泵。在凝結(jié)水泵出口母管上引出一路供給水泵密封水聯(lián)箱的管路，在此管路上安裝2臺變頻管道升壓泵，在管道泵出口母管上加裝氣動調(diào)整門，以給水泵密封水限制參數(shù)為控制目標，通過調(diào)整變頻泵轉(zhuǎn)速、密封水調(diào)整門開度來控制密封水回水壓力且使溫度正常，給水泵密封水系統(tǒng)改造如圖1所示。

（3）對鍋爐冷渣器冷卻系統(tǒng)進行改造。在軸封加熱器出口至鍋爐冷渣器凝結(jié)水管道上加裝2臺變頻管道升壓泵及旁路管道，在每臺冷渣器進口分管道上加裝調(diào)節(jié)門，在冷渣器冷卻水出口母管上加裝溫度測點，實現(xiàn)冷渣器的冷卻水量根據(jù)需要自動調(diào)節(jié)，以提高機組運行經(jīng)濟性。冷渣器冷卻水系統(tǒng)改造如圖2所示。

圖2 冷渣器冷卻水系統(tǒng)改造圖

（4）將機組凝結(jié)水泵低水壓聯(lián)泵定值修改為隨著機組負荷動態(tài)變化的控制值，即聯(lián)泵定值＝除氧器壓力+凝結(jié)水泵至除氧器標高+0.1MPa（調(diào)整裕量）。修改后的定值既能滿足除氧器正常上水，又突破了限制凝結(jié)水壓力降低的瓶頸。

（5）低壓旁路減壓閥減溫水閉鎖壓力及控制修改。低壓旁路減溫水壓力1.0MPa能滿足減溫要求，因此應將閉鎖壓力定值修改為1.0MPa。由于機組低壓旁路減壓閥一般不投自動，當運行中需要投入時，可通過調(diào)整凝結(jié)水泵變頻器轉(zhuǎn)速將凝結(jié)水壓力提至需求值，不需要一直維持凝結(jié)水壓力在高限。

（6）對變頻運行振動的凝結(jié)水泵電動機支撐進行改造。凝結(jié)水泵電動機振動的原因是由于電動機的支撐基座剛度不夠，造成臨界轉(zhuǎn)速在工作轉(zhuǎn)速以內(nèi)，從而引起振動。將電動機支撐基座更換為加強鑄鋼基座，可徹底解決這一難題。

（7）對凝結(jié)水系統(tǒng)閥門節(jié)流及內(nèi)漏情況進行檢查和治理。在運行中，應對凝結(jié)水系統(tǒng)閥門開關(guān)位置進行檢查，保持各低壓加熱器進、出水門全開。對于配置除氧器上水副調(diào)節(jié)閥和旁路閥的機組，運行中應保持全開，最大限度地降低凝結(jié)水系統(tǒng)阻力。加強閥門內(nèi)漏情況檢查及治理。運行中凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥經(jīng)常發(fā)生內(nèi)漏，一旦發(fā)生內(nèi)漏，應關(guān)閉其前隔離門。

（8）對凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)方式進行優(yōu)化。將凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)由三沖量調(diào)節(jié)改為除氧器水位單沖量調(diào)節(jié)，并通過試驗確定凝結(jié)水泵電動機變頻器和調(diào)節(jié)閥節(jié)流調(diào)節(jié)切換點。當機組負荷升高到除氧器上水調(diào)節(jié)閥開度達到90%時，除氧器水位自動切換至凝結(jié)水泵電動機變頻調(diào)節(jié)；當凝結(jié)水泵電動機變頻器降速至凝結(jié)水母管壓力低極限值時，除氧器水位調(diào)節(jié)自動切換至調(diào)節(jié)閥節(jié)流調(diào)節(jié)。通過完善邏輯，實現(xiàn)全負荷范圍內(nèi)除氧器水位自動調(diào)節(jié)。

（9）對工業(yè)抽汽汽源進行改造。運行中維持除氧器滑壓運行，可降低系統(tǒng)阻力。

4 結(jié)論

對凝結(jié)水泵進行變頻改造是降低機組廠用電率的一個科學的手段。凝結(jié)水泵變頻改造后，其耗電率應控制在正常范圍內(nèi)，否則會出現(xiàn)限制凝結(jié)水泵變頻器轉(zhuǎn)速降低的問題。通過對華電國際70余臺機組凝結(jié)水泵耗電率的對標分析，查出了造成凝結(jié)水泵耗電率偏高的所有原因，論證了通過技術(shù)改造降低凝結(jié)水泵耗電率是可行的。

［1］郭立君.泵與風機［M］.北京：水利電力出版社，1986.

［2］張承慧，程金，夏東偉，等.變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的應用［J］.熱能動力工程，2003，18（5）：439-444.

（本文責編：王書平）

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：1674-1951（2015）01-0071-02

宗緒東（1972—），男，山東龍口人，高級工程師，從事火電廠節(jié)能降耗技術(shù)的研究工作（E-mail：35266623＠qq. com）。

2014-06-19；

2014-10-09