减少开式泵运行时间降低厂用电率

（华能北方上都发电有限责任公司，内蒙古自治区 正蓝旗 027200）

一、选题理由

1.开式泵长期在工频模式下运行，造成电机在额定电流下工作，既浪费电能及增加厂用电，又影响电机寿命。

2.开式泵工频运行，造成开式水量相对过大，开式水用户经常调门开度很小，节流损失较大。

二、现状调查

（一）我们调查2018 年#4 机开式泵全年运行的本地汽温和开式水温并将数据汇总、分析：

优化前：开式水系统来水自辅机循环水系统，辅机循环水系统每台机配有一台辅机泵运行，一台辅机泵备用，出口压力达到0.28MPa，至开式泵入口压力为0.24MPa，机力通风塔风机通过高、低速切换来冷却循环水。辅机水来水通过开式泵可升压至0.38MPa 左右，完全满足开式水用户、水环真空泵、主机润滑油冷却器需求。通过调查发现，夏季高温时期，通过机力通风塔风机高速运行，开式水温度可控制在26 摄氏度，闭式水温最高升至34 摄氏度，温度完全满足闭式水用户。

由于上都电厂所在正蓝旗地区冬季气温较低，且时间较长，最低环境温度达到-35 摄氏度，导致循环水温度很低，开式水温度最低达到6 摄氏度，停运机力通风塔风机时，开式水温12 摄氏度，此时开式水用户用水量下降较多，辅机循环水泵工频长期运行，来水压力为0.24MPa-0.25MPa，可以满足开式水用户用水量。冬季气温最低时，三台机力通风塔风机可停止运行。

（二）2018 年#4 机开式泵全年启停情况和运行电流参数汇总、分析：

2018 年#4 机除了机组调停和大小修之外，开式水系统基本连续运行，这样一来开式泵保持长周期工频运行可见电耗之大，明显影响机组厂用电率，同时又降低该泵使用寿命。经过统计、计算#4机组的开式泵当年的9个月电耗：

公式：W=UIt

W：电量单位（MWh）

U：电压单位（V）

I：电流单位（A）

t：时间单位（t）

W=UIt=75×3000×（270×24）=1458MW

三、目标确立

开式水所带用户既包括开式水直接用户，也包括闭式水热交换器，所以开式水供水量，应根据开式水和闭式水用户所需冷却水是否能够满足来确定。

根据规程所列开、闭式水各用户冷却水温度可知，开式水运行需满足闭式水温为24-35℃，因此开式泵运行方式应根据闭式水系统回水温度确定。

开式泵改造前的状况可以总结为，长期工作在工频模式下，提供的开式水量过大，用户消耗不了，造成电能浪费。合理调整开式泵的运行方式，实现开式泵既安全又节能的运行。首先，我们要探讨一下停开式泵节能是否可行。

（一）理论依据

我们需要引入几个定律

1.流量比例定律：水泵的流量与转速成正比

Q1/Q2=n1/n2

2.扬程比例定律：水泵的扬程与转速的平方成正比

H1/H2=(n1/n2)

3.轴功率比例定律：水泵的输出功率与转速的3 次方成正比

（二）依据规程设备参数：

根据轴功率比例定律

P2/P1=(268.4/400)=0.671

上表各项参数对比，停运开式泵满足开式水各用户用水压力，同时，在此假设条件下停泵运行耗能会降低，且安全。

四、原因分析

针对#4 机开式泵运行进行多方面分析，工频运行确实安全、可靠，保证供水量，长周期一台运行，一台备用。但这种运行方式存在以下不足：

（一）电机寿命降低，夏季高温时节，电机绕组温度偏高。

（二）电机长时间运行，线圈损耗严重。

（三）低温环境下，开式水用户用水量低，易造成节流损失，同时对调节阀门冲刷严重，影响调门使用寿命。

（四）由于高压设备，设备用电量偏大，对厂用电率明显有影响，造成厂用电率升高。

五、要因确认

工频运行方式的优点是开式循环冷却水水量大，开式水可靠性较高。但是缺点也十分明显：

（一）开式泵转速不能调节，无法根据用户需要调整开式水量，运行方式不灵活。

（二）开式泵长期在工频模式下运行，造成电机在额定电流下工作，既浪费电能，又影响电机寿命。

（三）开式泵工频运行，造成开式水量相对过大，开式水用户经常调门开度很小，节流损失较大。

所以，经过上述分析，采用停运开式泵运行方式还是可行。

六、制定对策

根据本次现状调查及目标分析，对本次课题的“减少开始泵运行时间，降低厂用电率”制定如下对策。

（一）抽调2018 年开式泵运行的相关数据。

（二）计划选取1-4 月份、10-12 月份的开式泵停运后辅机水系统、开式水系统、闭式水系统运行数据。

（三）小组成员跟踪每月环境温度对应下的辅机水温和开式水温度。

（四）同时记录停泵后，开式水用户温度变化幅度。

（五）针对停泵后的运行工况，制定因开式水温度、用户温度高、开式水压力低的安全措施。

（六）针对停泵后的开式泵出口门开关逻辑进行修改，保持出口门全开。

七、对策实施

从2019 年1 月份开始，执行该课题对策，通过人员实施跟踪每天气温变化和对比上一年的气温、开式水温情况，完全可以实现开式水系统停开式泵可以安全运行。进行统计，1-4月份、10-12月份开式水系统保持停泵运行方式。与预期相符，各项参数负荷规程规定参数。

根据规程所列开、闭式水各用户冷却水温度可知，开式水运行需满足闭式水温为24-35 度，因此开式泵运行方式应根据闭式水系统回水温度确定。

a、当开式水用户温度调节阀关闭50%或全关，且开式水温在20 度以下且闭式水低于24 度时，停止开式泵。

b、当开式水温度超过20 度，或闭式水温度24 度时，开式水用户温度调节阀全开时，恢复开式泵运行。

c、提前控制辅机水温度，按辅机水实际温度及时启停机力通风塔风机，保持开式水温度满足可以停泵需求。

d、当停运开式泵时，应对两台开式泵出口逻辑进行更改，停运期间出口门全开。

e、监视辅机水供水压力、开式泵出口压力，满足开式泵出口压低不低于0.2MPa。

八、效果检查

下图为开式泵投运与停运在2018年和2019年典型月份的对比。可以看出，春季和秋季、冬季，既开式水需求量在较低水平，开式水系统改为停开式泵运行方式可节约可观的电能，能耗为零，每天都可降低大量电耗。

九、经济效益

灵活调整开式泵运行方式，可以节约大量的电能，根据抽样统计结果显示，全年按此方式运行，单台机组可以节省电量981.68MW，节省资金：312174.24元，按照这此数据全厂6 台机组共计可节省1873045.44 元。

十、巩固措施

为了开式水系统运行安全可靠，小组所有成员经过各方面考虑，总结一下措施进行巩固

（一）为了同流效果更好，减少节流损失及提高开式水压力，达到更好的冷却效果，对开式泵组进行加装旁路系统。

（二）优化开式泵停运状态时的启动逻辑，开启出口门，保证发生异常可以及时启动。

（三）定期对开式泵入口滤网进行冲洗，保证最小开式水压力。

十一、总结及下一步打算

通过以上分析对比可以得出，开式泵的优化运行需要根据开式水用户需求和开式水温度灵活地调整运行方式。所以，春秋冬季减少开式泵运行小时是最佳的节能方式。我公司所处的张家口地区冬季较长，当气温下降后根据边界条件及时调整开式泵运行方式，倒为旁路运行，可以降低设备损耗，提高冷却质量。但无论何种运行方式，开式泵的节能优化运行必须要以安全为前提，在投旁路和直接经过开式泵运行方式下，更要加强开、闭式水用户的温度，发现异常时根据需要及时调整，优先保证机组稳定运行。

结语：

在此基础上，针对5-9 月份期间开式水冷却用户用水量大的时候，进一步研究是否可以再降低开式泵出力，根据具体情况，满足用户冷却条件，进行水量可调式的调整方式。针对这一情况，小组成员研究结论：将一台开式泵改成变频模式，一台工频备用，这样一来，在原有的基础上，全年电量可以进一步降低，达到最佳节能效果。