凝结水泵工频与变频运行工况安全经济性分析

胡杨海

（神华河北国华定州发电有限责任公司，河北定州 073000）

0 引言

某超临界机组凝结水系统配置2伊110%容量的立式筒袋式凝结水泵，配套设置一套变频调速驱动装置。铭牌出力1890 t/h、出口压力3.68 MPa，型号为C720III-5，由长沙水泵厂供货；配套电机型号YKSL2600-4，额定功率2600 kW，额定转速1480 r/min。在夏季由于环境温度较高，凝结水泵变频装置可控硅散热能力受限，凝结水泵变频装置多次触发“轻故障报警”，因而出现了凝结水泵长时间在工频状态下运行的工况。正常情况下凝结水泵为变频工况运行，源于设计之初的节能思想，自投产以来2台机组凝泵变频运行基本稳定，未发生过重大安全事故。但经多年运行后凝泵变频装置频发“轻故障报警”，凝结水系统作为机组主要系统，每次工变频切换带来的潜在风险十分巨大，从运行情况来看，无论是从安全还是经济方面考虑，变频运行的方式都要明显优于工频运行。在数据在相同工况下，凝泵工频与变频运行时的参数对比，见表1。

1 安全运行对比

（1）凝泵出口压力。工频运行时，凝结水主调门只调除氧器水位，造成凝泵的出口压力较高，而且在（350～550）MW压力为3.6 MPa，而变频运行时，凝结水主调门负责调节泵出口压力，因此凝泵工频运行时比变频运行时的压力高出约50%以上，是能量的极大浪费。此外，压力高时，对于精处理系统的运行有较大的风险，容易造成精处理各阀门盘根、法兰结合面处出现呲水，影响精处理的安全运行。另外，凝泵有一个比较特殊的情况，即无论运行泵是否变频运行，只要投入备用子环，一旦变频装置发出重故障报警，都将造成备用泵工频联启。也就是说，假如子环投入，1#凝泵工频运行，2#凝泵备用，此时如果变频器偶然发出重故障报警并立即消失，2#凝泵将工频联启。这样就会变为双泵工频运行的状况，这对精处理的系统冲击将是巨大的，非常容易造成精处理呲水或退出运行。

（2）凝结水主调阀。工频运行时，凝结水主调阀的开度最大为37%，恰恰相当于变频运行时的最小开度。长期在这样小的开度下运行，不但造成凝结水压力偏高，而且会对主调阀造成严重的冲蚀，影响主调阀的严密性。

（3）凝结再循环门。为降低工频运行时凝结水的系统压力，中低负荷下必须保持再循环阀开启，这样不但会造成对阀门的冲蚀，也会使凝结水泵电流升高，多做很多无用功。与凝结水主调阀不同，再循环一旦不严密，出现了漏流，必然造成整个系统经济性的下降，因此必须尽量避免再循环阀门在半开状态下长时间运行。另外，凝结水再循环门的开启还存在另外一个潜在的风险，即在机组升负荷过程中，如果不及时关闭，很有可能造成单台凝结水泵超流量运行。

（4）凝结水流量。中低负荷时，凝结水流量差额较大（300～400）t，其流量相当于各高加抽汽量之和，但是这么大的流量却没有用来补充除氧器水位，而是经过再循环管道再次进入排汽装置，不但使凝泵长期在做无用功，加剧了凝泵的机械损耗，而且大流量对于精处理而言也是一种负担。

2 经济性对比

（1）根据凝结水泵变频装置运行前后的数据进行分析，即可得出凝泵变频装置的节能效果。表2为机组凝结水泵及变频性能试验测试数据。凝结水泵设计出口压力是3.98 MPa，但实际供货泵出口压力达到了5 MPa，导致凝泵工频运行时精处理系统超压，所以600 MW 以下负荷无法进行工频运行试验。

（2）节能效果分析。分别选取100%、75%、50%和40%额定负荷等4个工况，进行工频运行和变频运行能耗对比分析。各工况采用对应的凝结水泵流量、功耗，作为凝结水泵功频运行的数据，其中电机效率按95%，变频器自身耗功按3%考虑。根据试验测试数据，选取与设计流量接近的数据组，取得与设计流量相同条件下的修正后的功耗数据。从表3可以看出，100%，75%，50%和40%额定负荷等4个工况变频驱动节能效果，分别为20.2%，45.4%，71.3%和77.2%。

表1 相同工况下凝泵工频与变频运行时参数对比

（3）全年节能效果计算。机组年运行时间按7500 h计算，利用时间按5525 h计算，对不同负荷运行时间计算可得出全年节电量，表4。1台机组凝结水泵变频驱动相对工频驱动全年节电6649.4 MW·h，按对电网供电量不变，节约燃料费用164.9万元人民币。若按发电量不变，则多供电量6649.4 MW·h，增加收益207.8万元人民币。

即使是在满负荷工况下，也能从表4数据中体现出来。如果依靠参数值计算：以350 MW为例，这是工变频运行能耗最大的工况，电流数值相差为53 A。单位时间内功耗相差813.336 kW。低负荷时，每天运行（4～5）h，经济效益1138元人民币。高负荷时，工变频的电流差值最小，但是变频仍然体现了其有利的节能效应，且在系统安全上明显要优于工频运行。

3 变频运行时凝泵跳闸

（1）凝泵变频方式运行时跳闸处理要点：淤立即检查工频备用凝泵联启正常，否则手动启动。于检查除氧器30%，70%上水调门切除自动，立即手动关小2个上水调门，维持除氧器水位降至到正常值（2000～2200）mm。盂故障处理过程中要有专人调除氧器水位，本着就低不就高的原则，坚决避免除氧器水位高3值（保护值）情况发生，防止高加正常疏水、四抽电门等突关引起故障扩大。榆联系检修检查变频凝泵跳闸原因，未查明之前严禁重新启泵。虞如工频泵无法启动，检查变频凝泵热机和电气开关及变频器无明显故障时，可以强合一次，但如再次跳闸或无法启动应申请停机。

（2）凝泵变频方式运行30%，70%上水调门故障或突关 处理要点：淤如运行中70%上水调门突关，应立即开启除氧器上水旁路电动门维持除氧器水位正常，必要时可适当减低机组负荷。于如运行中30%上水调门突关，应立即解除70%除氧器上水调门维持除氧器水位正常，必要时可适当减低机组负荷。盂如运行发现30%，70%上水调门或变频器频率调节块切为手动，立即手动调整除氧器和凝汽器水位，联系检修人员检查原因。榆如长时间处理不了应倒位工频泵运行。

4 凝泵工频启动风险及应对方法

（1）精处理超压：凝泵工频启动，由于凝结水管道压力突增，极易造成精处理区域凝结水压力超限而造成凝结水系统漏水。且精处理区域有精处理段和凝泵变频柜，若漏水喷射到这些电气设备上，后果将不堪设想。应对方法：淤尽量选在高负荷进行。于凝泵工频启动前，通知化学值班员将精处理旁路门开启。盂备用凝泵工频启动前，将运行变频凝泵频率提升至跃45 Hz，提升凝结水母管压力至跃2.5 MPa。榆尽管热工已做了备用凝泵工频启动后快开凝泵再循环门逻辑，为避免再循环门卡涩，备用凝泵工频启动前将再循环开启至跃50%为好。

（2）低加水位高：备用凝泵工频启动后，由于2台凝泵同时运行，若除氧器上水调门开度太大，通过5#，6#，7#低加的凝结水流量将会突增，大量抽汽会在5#，6#，7#低加内凝结，造成低加水位高。

应对方法：淤启动备用凝泵前，除氧器上水调门开度不能开得太大，尽量控制在约30%。于备用凝泵启动前后，通过除氧器上水调门和再循环调门控制使低加的凝结水流量稳定。盂严密监视低加水位，发现水位升高过快时，快速关小除氧器上水调门，开大低加正常疏水门，必要时可开启低加事故疏水门，防止低加水位高引起低加跳闸。

（3）除氧器水位高：除氧器正常水位多维持在1900 mm，距离除氧器溢流、放水定值较近。切换时若控制不好，易造成除氧器水位高而引起除氧器溢流、放水门开启。应对方法：淤切换前，将除氧器水位控制在1750 mm，应留有调整空间。于切换过程中，控制通过5#低加出口的凝结水流量的稳定。

表2 3#机组凝结水泵及变频性能试验测试数据

表3 各典型工况凝结水泵工频运行和变频运行对比分析

表4 1伊660 MW机组全年凝结水泵变频节能数据