给水母管协调系统的经济性分析

摘  要：火力发电厂中给水泵是电耗大户，约占厂用电的25%左右。因此，降低给水泵的电耗是减少发电厂的厂用电、提高发电厂的供电能力、降低生产成本的一个重要因素。本文对某电厂平衡协调压力控制系统改造情况进行经济性分析。

关键词：给水泵;母管压力;调节;节能

1、给水系统概况

某电厂6台锅炉（#1、2锅炉到服役期停用）给水采取的是母管制模式，9台给水泵（#5、9、#10给泵为调速泵，其余为定速泵，其中#1给水泵随机组停运）向冷给水母管供水，给水从冷给水母管出来后进入6台汽机的高压加热器进行加热，加热后的给水又进入热给水母管，后分别经过6台锅炉的给水调整门进入锅炉的省煤器，最后进入各台锅炉的汽包。

在整个母管制给水系统中，锅炉热给水母管的压力是最重要的参数之一，必须维持在所希望的数值。若母管给水压力太低，可能会造成锅炉断水的严重事故;而若给水压力太高，则给泵的电流会大大增加，给泵的电耗明显增加;若母管给水压力波动大，必定会严重影响进入锅炉的给水流量，从而严重影响所有锅炉的汽包水位波动大，十分不利于锅炉的安全、经济运行。另一方面，锅炉负荷的变化会使进入锅炉的给水流量发生变化，锅炉给水流量的变化又会严重影响给水母管的压力，而且等到给水母管压力变化后再由运行人员进行手动调节，调节时间上已经滞后，严重影响锅炉运行安全或造成电能的浪费;运行人员保守安全操作，也致使母管给水压力长期一直高位值（13.2-13.4MPA）运行;综上述原因使给泵电耗（给泵耗电率5.8-5.9kW.h/t）一直高居不下，使全厂厂用电率偏高，造成较大的指标落后，巨大效益流失。急需提高给水泵调速功能，稳定给水母管压力，减少给泵耗电量。

2、改造方案

2.1 对#5、#9、10给水泵控制方式进行改造，在集控室增设一台控制操作站;增加安装DCS控制机柜一面。

2.2 更换#5、#9给水泵耦合器电动执行器

效果验证：更换新的智能PS执行器，控制效果较好，灵敏度满足要求。

2.3 进行2台调速给水泵特性试验，锅炉给水系统最低容忍给水母管压力运行实验。

效果验证：对2台调速给水泵的耦合器开度、电机电流、母管压力、给水泵出口压力等参数进行特性试验，找出每一台给水泵的安全运行区间，以及各参数之间的关系，有助于自动控制参数的优化完善。

2.4 系统搭建。

将#5、#9、#10给水泵相关信号接入至给泵协调控制系统，有助于在同一平台上实现自动控制方案

2.5 将锅炉总负荷信号接入给水泵协调控制系统内

有助于实现锅炉总负荷前馈控制，及时消除负荷变化对给水母管压力的影响。

2.6 自动控制方案的实施

采用多变量复合平衡协调控制系统实现对某厂给水母管压力自动控制，提高给水泵调速功能，降低给水母管压力，减少给水泵耗电量。

多变量复合平衡协调控制系统具有以下特点：

2.6.1将锅炉总负荷作为控制系统前馈

2.6.2采用复合控制器，将3台调速给水泵融为一个复合控制模块中，既能单独设置每台给水泵的控制参数，又能实现投入自动的给水泵的任意组合，能够实现给水泵调速功能的最优组合，切实减少给水泵耗电量

2.6.3采用平衡模块控制器，实现3台给水泵控制指令增量输出，克服给水泵不同开度区间特性不同的缺点。

2.6.4采用给水泵快速响应控制，即在锅炉增减负荷时，若一台给水泵耦合器开度达到上下限，则其余投入自动的给水泵立即启用快速响应功能，加快调节，保持给水母管压力稳定。

2.7 控制参数调整优化

2.7.1调整#5、#9给水泵各自的控制参数，达到控制最优化，及时调整开度，稳定母管压力，在锅炉负荷基本稳定情况下，给水母管压力最大动态偏差控制在±0.02MPa以内[3]。

2.7.2调整给水母管压力设定值，目前给水母管压力设定值降低至12.75MPa运行，且具有继续下调给水母管压力定值的潜力。

2.7.3调整2台给水泵各自的运行上下限，根据给水泵自身特性及安全高效的运行区间，选择合理的运行上下限。即保证给水泵的安稳节能运行，同时也保证给水母管压力稳定。

以上措施实施完成后，热电厂给水母管系统实现了自动控制，降低了给水母管压力，自动控制系统运行平稳，给水泵总耗电量降低明显。

3、节能效果

3.1 控制效果

通过调整锅炉总负荷前馈相关参数，达到锅炉总负荷变化时及时进行调整，稳定给水母管压力。在锅炉负荷较大范围变化情况下，给水母管压力最大动态偏差控制±0.02 MPa以内。给水系统自动调节及时有效，母管压力稳定。

3.2 节电效果：

给水母管压力有压红线运行空间的节能空间产生巨大。以目前给水压力13.1MPa高位运行状况，改造后保守估计给水压力可以降至12.75MPa安全稳定运行，按照现有已实现的给水泵调速改造案例分析，保守预估降压运行后#5、#9调速给水泵电流平均下降共約35--40A（6KV电机）。按每台泵全年运行时间在8000小时，电机功率因素在0.85计，因此，

两台调速泵降压运行：

总的年节能量预估为P=1.732*6000*35*0.85*8000=247.3万度——P=1.732*6000*40*0.85*8000=266万度。

3.3无形效益

给水母管压力稳定运行，有利于锅炉汽包水位的稳定，而且使锅炉蒸发区流速更加稳定，有效提高过了锅炉蒸发区的热交换效率，对提高锅炉的效率有很大的帮助。

结论：

在母管制供水的锅炉运行时，供水母管的压力稳定对锅炉的安全运行具有重要意义。经过对原给水控制回路的系统分析，增设平衡协调压力控制系统后，提高了机组运行的安全可靠性和经济性，取得了良好的运行效果。

参考文献

[1]  史月涛. 汽轮机设备与运行[ M ] . 北京：中国电力出版社，2008.

[2]  谭红军. 电动给水泵调速方式研究[ J] . 吉林电力，2008

[3]  辜承林，陈乔夫，熊永前. 电机学[ M ] . 武汉：华中科技大学出版社，2001.

作者简介：林静（1986—），男，安徽省马鞍山市人，工程师。2010年毕业于南京工业大学热能与动力工程专业。目前就职于中国石化集团资产经营管理有限公司齐鲁石化分公司热电厂，主要从事汽轮机运行管理工作。