循环水泵双速泵改造在电厂中的运用

胡海杰

摘 要：某燃气电厂为提高系统运行的安全性和经济性，进一步降低发电成本，提高经济效益，针对机组运行指标现状和存在的差距，以循环水泵双速泵改造为例，展开了节能降耗技术改造。

关键词：循环水泵；双速泵；热工控制；技术改造；节能降耗

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）16-0029-02

Transformation of Circulating Water Pump to Double

Speed Pump in Power Plant

HU Haijie

Abstract： In order to improve the safety and economy of the system， to further reduce the cost of power generation and to improve the economic benefit， a gas power plant had been reformed as an example for the dual speed pump of a circulating pump as an example.

Keywords： circulating pump；double speed pump；thermal control；technical transformation；energy saving and consumption reduction

1 循环水泵双速改造热工控制的可行性

1.1 循环水系统运行现状

某燃气电厂循环水泵双速泵改造前的循环水系统运行情况为2台循环水泵由长沙水泵厂制造，型号是48LKXB-23.2，电机为工频电机YLST630-8（湘潭电机厂制造），转速为745r/min，功率为900kW，电压：6 000V。运行方式为夏季双泵运行，无备用；冬季环境温度低于-5℃，单台泵运行，高于-1℃双泵运行。

考虑到冬季单泵运行时单循环泵容易发生运行故障，循环水会瞬间消失，易导致机组停运事故，因此对循环泵进行双速改造，以实现双泵高速运行、单高速+單低速运行、双低速运行以及单高速运行和单低速运行，便于运行人员根据实际工况调节运行。

进行循环泵双速改造后，水泵转速由745r/min降至595r/min，单泵功率由900kW降至450kW。通过合理的高低速泵配合运行，可以降低部分厂用电率，达到节能的目的。

经过统计分析和调研，根据笔者所在公司的实际情况，确定将现有2台循环水泵改为双速泵，是比较合理、经济的改造方式。

1.2 DCS系统资源使用状况

目前，华电包头发电厂（以下简称“华电发电厂”）循环水泵的相关联锁保护控制模块的扫描周期为0.5s，负荷率为45%～55%。本次改造新增组态所需增加或更改功能块20个左右后，对控制模块负荷率几乎没有变化，且满足了电力行业标准的要求[1]，即控制模块负荷率小于60%，能够保证设备的正常运行。可见，华电发电厂DCS控制系统完全满足循环水泵变频改造的要求。

1.3 控制方式

循环水泵双速泵改造前，控制方式为夏季双泵运行，无备用；冬季环境温度低于-5℃，单台泵运行，高于-1℃双泵运行。单泵运行时，运行泵为主泵，主泵跳泵后，备用泵联锁启动。

循环水泵双速泵改造后，控制方式为单高运行、双低运行、一高一低运行和双高运行共4种运行方式。单高运行时，高速泵跳闸联锁启动备用高速泵；双低运行时，一台低速泵跳闸，另一台运行中的低速泵联锁停止，延时1s启动高速泵。一高一低运行运行时，高速泵跳闸，低速泵联锁停止，延时1s启动高速泵；低速泵跳闸，高速泵保持高速运行方式。双高运行时，一台高速泵跳闸，另一台高速泵保持高速运行方式。

2 循环水泵双速泵改造热控设计方案说明

2.1 循环水泵双速泵正常启泵过程

2.1.1 主备选择。确定CWP A/B的主备，但需要注意，单泵运行方式需要进行主备方式选择，双泵运行时只有高速泵可投入备用状态。

2.1.2 选择组启动方式。①循环水泵A组启（A泵为主）：循环水泵A高速组启动为GR11_ON；循环水泵A低速组启动为GR12_ON。②循环水泵B组启（B泵为主）：循环水泵B高速组启动为GR12_ON；循环水泵B低速组启动为GR22_ON。

2.1.3 组启过程。①单泵组启。启动循环水泵润滑水系统—开主泵液控蝶阀15%—启循环水泵主泵—液控蝶阀全开—组启动完成。②A泵运行中，B泵组启。启动循环水泵润滑水系统—启循环水泵B—开B泵液控蝶阀—液控蝶阀全开—组启动完成。③B泵运行中，A泵组启。启动循环水泵润滑水系统—启循环水泵A—开A泵液控蝶阀—液控蝶阀全开—组启动完成。

2.2 循环水泵双速泵故障联锁逻辑

第一，低速泵无故障联锁逻辑，即主泵跳闸后联锁备用的高速泵。第二，双泵运行时低速泵跳闸：若另一台泵为高速泵，泵维持原状；若另一台泵为低速泵，泵进行低联高切换，即泵由低速切换到高速运行方式，泵切换过程中（7s）出口蝶阀保持开状态。第三，单泵运行时主泵跳闸：联锁备用高速泵运行。

2.3 双速泵的手动切换方式

系统运行过程中，运行人员可直接通过操作面板将循环水泵由低速切换到高速运行。泵在低-高速的切换过程中，出口蝶阀保持开状态；若泵需要从高速切换到低速泵运行，需要运行人员手动将高速泵停运，再进行低速泵启动操作。

2.4 循环水泵双速泵正常停泵过程

进行组停时，同时给高速、低速泵发停止指令。停泵顺序：先关主泵液控蝶阀75%，然后停循环水泵，高速泵和低速泵全部停运（7s）后联锁关闭液控蝶阀，蝶阀全关后组停完成。

3 循环水泵双速泵改造性能分析比较

3.1 效益評价模型

[ΔH=AN1-N2] （1）

其中，[ΔH]是维护费用减少量，单位是万元；A是电价，单位是万元；[N1]是改造前耗电量，单位是kW?h；[N2]是改造后耗电量，单位是kW?h。

3.2 效益预评价

3.2.1 改造前高速运行状态下的累计耗电量计算。根据2013至2014年供热期（2013年11月15日至2014年3月15日）循环水泵的实际运行情况，按照整个供暖季共120d，循环水泵以目前的节能措施，环境温度为0℃以上双循环水泵运行，-5℃以下单循环水泵运行的方式，通过电量采集系统统计整个供暖季#1、#2循环水泵用电量统计，如表1所示。

2013至2014年的供暖季，#1、#2循环水泵实际耗电量总计4 918 680kW?h，平均单台实际累计耗电量为2 459 340kW?h。

3.2.2 改造后低速状态下的累计耗电量计算。改造后电动机功率为470kW，一个供暖季按照120d计算，改造后单台循环水泵电机累计耗电量为1 353 600kW?h，2台循环水泵电机累计耗电量为2 707 200kW?h。

①一个供暖季双循环水泵低速工作时间为2 880h（120d），电费为ΔH=A（N1-N2）=0.65/10 000×（4 981 680-2 707 200）=143.75万元。

②一个供暖季循环水泵高低速工作时间为2 880h（120d），电费为ΔH=A（N1-N2）=0.65/10 000×（4 981 680-（2 459 340+1 353 600））=71.87万元。

因此，改造后，一个供暖季至少可节约电费71.88（143.75-71.87）万元。

4 结语

从节能角度分析，冬季供热可由双高速改为单高、高低速、双低速运行，其中，高低速运行节能率达30%；采用双低速运行虽然能耗较单高速运行略增加19%，但带来的是循环水量增加，背压近一步降低，增加了机组出力，最重要的是提高了冬季运行的可靠性。

参考文献：

[1]国家发展和改革委员会.火力发电厂热工控制系统设计技术规定：DL/T 5175—2003[S].北京：中国电力出版社，2003.