凝结水泵节能改造浅析

路永刚

摘 要：凝结水泵是火力发电厂重要的辅机设备，是保证机组安全、稳定运行的重要设备。阜新金山煤矸石热电有限公司每台机组共有3台凝结水泵，原设计为2台运行、1台备用，但因设备选型不准确，导致在机组出力达到较大工况时，必须采取3台泵同时运行的方式，进而造成了较大的节流损失。因此，经过技术人员的深入研究，对凝结水泵进行了增容和变频改造，这样既有效实现了2台运行、1台备用的运行方式，也实现了凝结水泵节能降耗的目标。

关键词：凝结水泵；变频改造；火力发电厂；锅炉

中图分类号：TH38 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.23.153

我公司的机组容量为4×150 MW，锅炉采用无锡锅炉厂生产的循环流化床锅炉。#1和#2发电机组为南京汽轮机有限责任公司生产的C150-13.24/535/535型单抽、双缸双排气、超高压、一次中间再热、抽汽凝汽式汽轮机；#3和#4发电机组为武汉汽轮机有限责任公司生产的N150-13.24/535/535型单抽、双缸双排气、超高压、一次中间再热、凝汽式汽轮机。DCS控制系统采用上海艾默生公司生产的OVATION系统。每台机组配置有3台凝结水泵，正常情况下为2台运行、1台备用，依靠凝结水调整门调整水量。凝结水泵的型号为460III-6，额定流量为192 t/h，扬程为194.8 m，配电机的功率为160 kW。

1 机组改造前的状态

改造前，当机组容量达到130 MW时，2台凝结水泵已无法满足生产运行的要求，需要同时开启3台凝结水泵。但运行3台凝结水泵既增大了节流损失，还提高了电耗，不利于我公司经济效益的提升和机组的安全、稳定运行。

2 改造过程

为了合理安排泵的运行方式，提高凝结水泵运行的可靠性，特别是降低凝结水泵电耗，我公司决定改造凝泵。根据我公司凝结水泵的实际运行状况，并通过与水泵厂家的沟通，与已成功改造凝结水泵的单位的交流，决定将此次改造分为以下2步：①更换2台凝结水泵的叶轮和导叶，材质为2 Cr13，其他部套和零件仍用原有部件。通过计算，改造后的凝结水泵流量为213.3 t/h，扬程为220 m。②在保持原电机不变的情况下，在2台增容泵中加设了变频器控制。变频器选用ABB的产品，变频器容量与原凝结水泵电机相匹配，变频器控制由机组DCS控制系统控制。

3 变频控制技术介绍

交流变频调速技术是集电力电子、自动控制、微电子和电机学等学科于一身的高新技术。由于该技术具有较大的功率因数、节能效果，以及输入功率小、启动顺畅、控制精度高等特点，目前已被广泛应用于风机、泵类电动机的调速控制中。为了保证生产具有可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时均留有一定的富余量。当电机无法在满负荷状态下运行时，除了无法达到动力驱动的要求外，多余力矩还增加了有功功率消耗，进而造成电能浪费。对于风机、泵类等设备，传统的调速方法是通过调整入口或出口挡板、阀门的开度，进而调节给风量和给水量，其输入功率大，且在挡板、阀门的截流过程中能源消耗过大。当使用变频调速时，如果流量要求较低，则通过降低泵或风机转速即可满足生产要求。

由流体力学可知：

P=QH. （1）

式（1）中：P为功率；Q为流量；H为压力。

流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比。如果水泵的运行效率恒定，当调节流量下降时，则转速N将按一定比例下降。此时，轴输出功率P按一定立方关系下降，即水泵电机的耗电功率与转速近似为立方比的关系。因此，当流量Q降低时，可调节变频器输出频率，使电动机转速N按一定比例降低，进而使电动机的功率P将按三次方关系大幅度降低。采用该方法比调节挡板、阀门的方式节省40%～50%的电能，从而达到节电的目的。

4 改造后的效果

凝结水泵节能改造后，从机组运行的实际情况看，运行2台增容凝结水泵即可完全满足机组满负荷运行的要求，且变频器的功率为93%左右，不仅实现了2台运行、1台备用的运行方式，也达到了节能的目的。通过初步计算，凝结水泵节能改造前，3台凝结水泵运行对应的电功率约为410 kW；节能改造后，双泵变频运行的功率约为249 kW，节电率达到了39%.

按照改造后节电率为35%计算，我公司对机组的年平均利用时间为5 000 h，其中，3台泵运行3 000 h、2台泵运行2 000 h，对应的电机耗功分别为410 kW和273 kW，年节电量为621 600 kW·h，可增收25万元左右。此次改造的费用为75万元左右，3年内可收回成本，且改造工期较短，利用机组小修的时间即可完成改造。

5 结束语

节能减排不仅是我国常抓不懈的艰巨任务之一，也是我公司近年来的工作重点。此次凝结水泵的节能改造既实现了2台运行、1台备用的运行方式，保证了机组的安全、稳定运行，也将变频调速控制技术成功地应用在了凝结水泵设备上。通过变频调速改造，实现了凝结水泵的快速、稳定、可靠、高效运行，降低了值班人员的劳动强度，延长了电气设备的使用寿命。

参考文献

[1]李良仁.变频调速技术与应用[M].第二版.北京：电子工业出版社，2009.

〔编辑：张思楠〕

Abstract： Condensate pump is an important auxiliary equipment of thermal power plant， is an important equipment to ensure the safe operation， stable operation. Fuxin Jinshan Coal Gangue Thermal Power Co.， Ltd. each unit of a total of three sets of condensate pump， the original design for the two units， a standby， but because the equipment selection is not accurate， resulting in a large power output to reach a large working condition， you must take three pumps at the same time， resulting in a large throttle loss. Therefore， after a thorough study of the technical personnel， the condensate pump is carried out and the frequency conversion， so that the effective realization of the two running， a standby mode of operation， but also to achieve the condensate pump energy saving.

Key words： condensate pump； frequency conversion； thermal power plant； boiler