双速循环水泵变频改造节能分析

何新宏（江苏徐矿综合利用发电有限公司，江苏徐州221137）

双速循环水泵变频改造节能分析

何新宏（江苏徐矿综合利用发电有限公司，江苏徐州221137）

目前我国火力发电厂循环水泵绝大多数采用定速或者双速电机驱动。这种驱动方式的循环水泵无法实时调节循环水流量，尤其在机组变负荷运行时，无法保证汽轮机始终工作在高效真空节点，造成效率降低，无法满足火电厂调峰需要。

火力发电厂；循环水过冷却；极限真空

引言

目前火力发电厂中循环水泵数量多，耗电量大。发电厂辅机的经济运行，尤其是大功率循环水泵的经济运行，直接关系到厂用电率的高低，而厂用电率的高低是影响供电煤耗和发电成本的主要因素之一。循环不泵长期连续运行和冬季工况存在循环水过量现象，造成凝结水过冷却，运行效率降低。大量的能源在终端利用中被白白地浪费掉。因此，对电厂循环水泵进行节能研究有着突出重要的意义。

1 循环水泵变频改造可行性分析

1.1 设备简介

江苏徐矿综合利用发电有限公司一期2×330MW机组，两台汽轮机是上海汽轮机有限公司生产型号为：N330-16.7/538/ 538；型式：亚临界、单轴、反动式、一次中间再热，双缸双排汽、凝汽式汽轮机；设计背压：4.9kPa。

每台机组配备两台循环水泵组参数详见表1。

表1 循环水泵性能参数

1.2 节能潜力分析

汽轮机设计背压4.9kPa，按标准大气压计算，汽轮机极限做功真空数值为-96.4kPa。冬季工况 （11、12、01、02、03五个月）机组正常运行时，即使保持单台低速循环水泵运行，也会存循环水量过大，使凝汽器真空大于-96.4kPa，进而造成凝结水过冷却，热力循环中冷源损失过大。

统计2015～2016冬季徐矿电厂两台机组运行时真空接近-96.4kPa的时间段和相关参数值见表2。

表2

通过热力计算：因循环水冬季温度低而循环水泵低速无法下调出力，导致机组真空超过极限值，造成凝结水过冷却这部分热量被循环水带走，还需要在下个热力循环流程中重新吸热，形成两次热量损失。根据机组月平均70%负荷，每天仅在热力循环中冷端损失标煤量在11～44t不等。[1]

综上所述：徐矿电厂循环水泵采用变频调速的方式进行调节，有着进一步节能的潜力。

2 循环水泵变频改造实施方案

2.1 机务方面

根据汽机循环水泵情况，对#1机组两台循环水泵上导瓦进行检查，对循环水泵出口液控蝶阀进行全面检查，更换油罐密封件，校验各信号和动作电磁阀。

2.2 电气方面

电机为双速电机，根据季节变化进行高低速调整。本次改造项目中，每台循环水泵配置一套高压变频装置，利用变频器来改变电动机的转速，以此来调节循环水泵的水压。为了保证系统的可靠性，变频器加装自动工频旁路装置，变频器异常时，变频器停止运行，电机可以直接自动切换到工频下运行，一次原理接线图如图1。

图1 电气接线图

以上进、出线QF1、QF3开关和旁路开关QF2布置在旁路切换柜内，QF1、QF2、QF3开关之间具备相互电气互锁及五防设计。QS1、QS2起到变频器故障检修时，有明显的开断点，确保检修人员的安全。

2.3 热控方面

2.3.1 两台循泵之间的联锁

（1）单台循泵变频运行时，变频器跳闸，联锁关闭该循泵出口蝶阀；联锁启动备用循泵工频运行；

（2）两台循泵变频运行时，一台循泵跳闸或变频器跳闸，联锁关闭该循泵出口蝶阀；运行循泵出力增加至100%。

2.3.2 变频器死机的判断及处理

（1）变频器死机判断：变频器电流变坏点，且循泵电流小于30A；

（2）变频器死机后联锁：工频联启备用泵运行，或变频运行泵出力增至100%；跳QF开关，联关循泵出口液控蝶阀。

2.3.3 循泵出口液控蝶阀联锁

（1）循泵工频或变频跳闸联锁关闭循泵出口液控蝶阀。

（2）循泵出口母管压力低于0.05MPa，联锁关闭循泵出口液控蝶阀。

（3）工频启动循泵，联锁打开循泵出口液控蝶阀（见图2）。

3 循环水泵变频改造后试运行

#1机组两台循环水泵在变频控制带负荷调试发现：

（1）变频器指令输出70%，循环水泵转速345rpm时，循环水回水至冷却塔各配水管，有水流从填料层落下；

（2）变频器指令输出80%，循环水泵转速400rpm时，A、B循环水泵振动分别达到93um、126um，均超过标准值（85um），确认为共振频率点；

（3）变频器指令输出85%，循环水泵转速425rpm时，A、B循环水泵振动分别降至62um、83um，均在标准值 （85um）以内，确认85%及以上循环水泵振动良好，电机无漏磁发热现象，节电效率明显以85%为例工频电流96A较改造前低速电流145A节省49A。

4 循环水泵变频改造后经济性计算

4.1 冬季热力系统节能量

#1机组于2016年10月20日启动以来，根据11月份实际运行参数统计和计算，循环水泵变频改造后，避免机组真空超过极限值，减小凝结水过冷度，冷端损失大幅度减小，平均每天可节省标煤28.095t。

图2

以单台机组为例，冬季工况5个月除去一个月停机时间则。

4.2 电量

以单台机组为例，改造后环境温度低于15℃以下，就有节能效果，根据实际运行情况测算每年节电量为562290kWh，节省标煤量为3671.4t。

4.3 冬季总节支

以标煤价700元/t，上网电价0.375元/kWh，每年单台机组节省费用289万元。

5 结论

循环水泵变频改造在各专业人员大量理论数据计算和实际经验归纳总结的基础上，拟定项目实施可行性报告，攻克多项技术难题，自主设计循环水泵变频改造方案和联锁逻辑，制定合理调试方案成功避开循环水系统共振频率和防止产生水锤。经过两周调试，针对暴露问题及时召开专题会议制定整改措施，最终摸索出一条适宜自身生产工艺要求的改造方案，并成功实施，符合徐矿电厂清洁、高效、环保发电的理念，是修旧利废的先进典范。

[1]李勤道，刘志真.热力发电厂热经济性计算分析.北京：中国电力出版社.

[2]70LKXA-20.1说明书.长沙水泵厂有限公司.

[3]YLD1800/1400-12/14说明书.湘潭电机股份有限公司.

[4]王廷才.变频器原理及应用（第2版）.机械工业出版社，2009.

TM621

A

2095-2066（2016）35-0072-02

2016-12-3

何新宏，男，山东枣庄人，高级工程师，1983年毕业于中国矿业大学，采矿专业。