1000MW机组除氧器水位控制优化

孙磊

摘 要：1000MW机组凝结水系统变频改造后节能效果明显，但从近几年运行情况看，仍然在机组节能和水位调节上有优化的空间和必要性。通过对除氧器水位控制的再优化，解决了机组低负荷时变频自动频繁解除、除氧器水位调节特性差等问题，同时机组能耗得到进一步降低。

关键词：1000MW机组;凝结水;系统优化

一、课题背景

1000MW机组经过A、C凝泵改变频改造，正常运行保持A、C两台凝泵变频方式运行，同时除氧器上水调阀投入自动控制。在汽泵密封水回水温度和汽泵振动允许的情况下，尽量降低凝结水母管压力。机组负荷变化时通过调整凝泵变频器出力和除氧器上水调阀开度，保持除氧器水位稳定。系统改造后，系统的节能效果明显，但存在调阀节流、凝结水泵和除氧器上水调阀的协调性差、机组低负荷时除氧器水位波动大、凝结水泵变频频繁解除自动等，增加了运行人员的工作量，降低了机组的可靠性。

经对深入调查研究发现存在以下问题：

（1）凝结水系统节能潜力未完全发挥，除氧器上水调阀存在节流损失。机组负荷大于550MW时除氧器上水调阀开度被锁定在80%开度，因调阀未全开存在一定的节流。负荷越高调阀前后压差越大，损失也相应增大。在机组负荷低于550MW时，凝结水泵变频降至最低60%指令，造成除氧器上水调阀节流损失增大。

（2）低负荷时凝结水泵变频器频繁解除自动控制。机组负荷降至550MW以下时，由于凝结水母管压力降低，凝结水精处理入口压力会接近该负荷变频自动解除定值（除氧器压力+0.6MPa），压力波动易造成凝泵变频主控自动频繁切除。另一方面由于热工无指令下限控制，造成自动控制转速指令与转速位返偏差大，当偏差大于20%时自动解除，如发现不及时可能造成除氧器水位异常。

（3）低负荷时凝结水系统调节特性差，除氧器水位波动大。机组在500MW负荷左右时，水位调节特性差、除氧器水位波动大。甚至会出现除氧器水位和除氧器上水调阀开度调节都呈扩散趋势，机组参数大幅波动。需要人工及时进行干预调节，增加了劳动量同时降低系统的可靠性。

二、原因分析

（1）造成除氧器上水调阀开度无法全开的主要原因是除氧器上水调阀存在闭锁逻辑。除氧器上水调门、凝泵变频主控均投入自动时，除氧器水位调节：①除氧器上水调门开度指令<80%时，由上水调门调节水位，并闭锁凝泵变频主控输出。②除氧器上水调门开度指令>80%且A或C凝泵速度设定>602%时，由变频主控调节水位，并闭锁上水调门指令输出。③A或C凝泵变频手动方式切除除氧器上水调门80%閉锁。

（2）低负荷时凝结水泵变频器已降低至最低设定转速。为保证凝结水泵的安全，为避免凝结水泵在低转速下的振动问题将凝泵变频器最低指令设定为60%。凝泵只能在最低转速以上运行，限制了变频器工作范围。

（3）热工联锁和逻辑设计不合理造成低负荷时凝结水泵变频器频繁解除自动控制。凝泵相关热工联锁定值设计不合理：原联锁定值为①凝结水精处理入口压力低于除氧器压力+05MPa，联启备用凝泵。②凝结水精处理入口压力低于除氧器压力+0.6MPa，凝泵变频切除自动。当凝结水精处理与除氧器压力仍然有较大压差时变频易解除，严重威胁机组安全。

逻辑设计不合理：凝结水泵转速指令和转速反馈偏差大于20%时将造成自动解除。当机组负荷接近500MW运行时，由于凝结水泵变频器电气设置值为60%，当转速指令降低至60%以下时凝泵转速不再进一步降低，当转速指令和转速反馈偏差大直接造成自动解除。

（4）机组负荷接近500MW时，除氧器上水调阀前后压差小，除氧器水位调阀调节特性变差。低负荷时除氧器水位由变频器和调阀共同调节，变为上水调阀单独调节，凝结水泵变频调节的优点无法体现，除氧器水位水位调节特性变差。

三、方案实施

（1）为减少除氧器上水调阀节流损失，将除氧器上水调门开度上限由原来的80%修改为90%。修改后每台机每小时节电82.5kWh。

（2）将A、C凝结水泵变频器最低频率由30Hz修改为25Hz，扩大凝结水泵变频调节范围。经带负荷试转，设备振动、轴承温度正常，运行状况满足运行要求。

（3）对凝结水系统联锁定值、凝结水泵自动转速控制指令下限值进行重新设置，避免自动调节频繁解除。

根据除氧器相对凝结水母管高度差35米，相应静压差04MPa左右，对自动调节回路修改如下：①将凝泵变频自动解除条件中，凝泵出口压力低于除氧器压力加0.6MPa条件，修改为凝泵出口压力低于除氧器压力加0.5MPa条件。②将凝泵联泵条件中，凝泵出口压力低于除氧器压力加0.5MPa条件，修改为除氧器压力加0.45MPa条件。修改后，除非特殊事故情况基本不存在原来的低负荷会自动解除凝泵变频问题。

增加凝结水泵自动转速控制指令下限值50%，保持与电气闭锁一致，从而避免造成自动控制转速指令与转速位返偏差大自动解除的问题。

（4）除氧器水位调门开度保持条件改为A、C凝泵速度设定大于65%。可以改善低负荷下除氧器上水调阀前后压差小、水位调阀调节特性差。保证除氧器上水调阀可以及早的在低负荷参与调节，避免因上水调阀前后压力差太小造成特性变差。逻辑完善后机组500MW负荷时，每台机每小时节电77.5kWh。

（5）除氧器水位调节参数进行优化，凝泵变频自动调节低限，避免低负荷变频器无法调节。除氧器水位调节参数进行优化，经试验机组负荷500MW时，变频低限至55%完全满足要求，修改完成后机组在正常负荷范围内（500MW-1000MW）水位调节稳定。

四、优化效果

（一）经济效益

方案实施后，正常负荷范围内除氧器上水调阀开度由80%及以下提高到了90%以上，同时增加了变频器的调节范围，减少了调阀的节流损失，明显减低机组厂用电率。机组500MW负荷时每台机每小时节电77.5kWh;机组负荷1000MW时每台机每小时节电82.5kWh。综合来看，机组正常运行每台机每小时节电能够达到80kWh以上。据此测算两台机全年共节约厂用电140万kWh。

（二）其他效益

在正常负荷范围内，可以保证低负荷凝泵变频和除氧器上水调阀协调参与调节。低负荷段除氧器水位调节正常，提高凝结水系统稳定性。最大限度挖局变频器节能潜力，节约厂用电，提高经济效益。减少了人员工作强度、增强系统可靠性。

参考文献：

[1]QZD 1004-2017《1000MW机组集控运行规程》.