200MW機組乙凝結泵變頻最低轉速優化

【摘 要】本文以高壓變頻器在陡河發電廠#8機乙凝結水泵的應用為例，分別對乙凝結水泵最低轉速優化前后的運行工況、對高加入口聯成閥與乙前置泵機械密封的影響進行闡述，并通過電耗比對、分析。

【關鍵詞】高壓變頻器;凝結水泵;入口聯成閥;機械密封

本文以在保證機組設備安全可靠運行的基礎上，充分利用現有設備。對設備運行參數設定的調節，使設備運行效率提高、降低廠用電率，達到節能的目的。通過論證與試驗得出乙凝結泵變頻器設定最低運行轉數來降低能耗。我廠4臺200MW國產凝汽式汽輪發電機組的乙凝結泵進行了電機變頻控制改造。采用成都東方凱奇電氣有限責任公司生產的DFCVERT-MV系列高性能變頻器。

1.凝結水泵的運行工況

在汽輪機內做完功的蒸汽在凝汽器冷卻凝結之后，集中在熱水井中，這時凝結水泵的作用是把凝結水及時地送往除氧器中。維持凝結水泵連續、穩定運行是保持電廠安全、經濟生產的一個重要方面，因此監視、調整凝汽器內的水位是凝結水泵運行中的一項主要工作。

在正常運行狀態下，凝汽器內的水位不能過高或過低。當機組負荷升高時，凝結水量增加，凝汽器內的水位相應上升。當機組負荷降低時，凝汽器內水位相應降低。

凝結泵電機為6kV/300kW電機，設計有一定裕量。每臺機組配備2臺凝結泵，乙凝結泵使用變頻器運行，甲凝結泵工頻備用。凝汽器內的水位調整是通過改變乙凝結泵轉速和凝結水泵出口調節閥門的開度進行的調節出口凝結水流量，滿足運行工況的要求。

2.凝結水的其他作用

另外凝結水還作為高加給水自動旁路的入口聯成閥的保護水，二級旁路減溫，前置泵與低加疏水泵的機械密封水，以及汽機低壓缸噴水減溫等用水。所以凝結水母管壓力不能過低，才能保障高加泄漏時入口聯成閥快速正確地動作。尤其是凝結水流量低再循環門全開時，除氧器凝結水進口水壓必須大于除氧器壓力，否則除氧器內的汽、水要通過再循環管返回凝汽器，使凝結水母管發生水擊。另外凝結水母管保持足夠的壓力，維持前置泵機械密封水的供水需求。

3.論證與試驗階段

3.1高加給水自動旁路的入口聯成閥的保護水壓試驗

2010年2月2日21：46，在#8機停機前做了高加入口聯成閥動作試驗，當時高加水側壓力13.7MPa，高加保護水壓力達到0.42MPa聯成閥關閉。

通過上述試驗得到#8機高加入口聯成閥動作關閉時，高加保護水壓力與高加水側給水壓力比數值為0.40/13.0。如果高加水側給水壓力達18MPa時，通過計算高加保護水壓力0.55MPa，高加入口聯成閥動作關閉。

3.2給水泵機械密封水壓的論證

給水泵前置泵輸送的水質為高溫高壓的給水，軸端密封均采用機械密封。它是由動環（也叫旋轉環）、靜止環、彈性補償元件和輔助密封（密封圈，密封墊）等幾個密封零件組成一個密封裝置。因水泵轉軸與泵殼之間有間隙，為了防止液體流出泵外或空氣漏入泵內，所以要設置密封裝置，因為它是利用彈簧和介質壓力使動環和靜環兩個端面互相緊密貼合，組成一對摩擦副而進行密封，所以也叫端面密封。其密封原理如在日常生活中兩塊玻璃間滴上幾滴水，然后互相貼合，就可發現兩塊玻璃間出現一層極薄的水膜，把玻璃吸住并可相對滑動。機械密封也一樣，動環和靜環兩個密封面間形成一個微小的間隙（通常為2－3um），當有介質通過此間隙時造成極大的阻力，阻止其介質泄漏，從而獲得密封的效果，機械密封的工作原理就是以兩個互相貼合，平的與旋轉曲線垂直的密封表面，并相對轉動的密封裝置，它是靠彈性元件和介質壓力，在隨軸旋轉的動環和不隨軸旋轉的靜環的接觸端面上產生適當的壓緊力，使兩個端面互相緊密貼合，端面間維持一層極薄的液膜，來達到密封的目的。

我廠200MW機組給水泵前置泵機械密封是平衡性、旋轉式、內流式機械密封。通過查詢《機械密封件手冊》，此種機械密封適用壓力為0.6～0.9MPa。泵的機械密封水經機械密封腔后流入泵腔內，也就是流入泵入口側。所以給水泵前置泵機械密封水壓應大于前置泵入口壓力0.1MPa。

下表為不同負荷下前置泵入口壓力對比表：

3.3 #8機乙凝結泵不同轉速對應泵出口壓力試驗

2010年2月21日利用#8機停機備用時間，進行了#8乙凝結泵從500r/min到額定轉速1450r/min的試驗。由于機組停運，只能將凝結水再循環門全開的運行工況進行試驗。下面是試驗數據。

數據對比中可以得出：在乙凝結泵轉速1059r/min時，對應泵出口母管壓力0.8MPa，高于機組200MW運行時給水泵前置泵的入口壓力0.75MPa；高于高加入口聯成閥動作關閉時保護水壓力0.55MPa。但考慮到凝結水流動要克服管道阻力，同時凝結水壓保留有一定裕度，決定#8機乙凝結泵變頻器最低轉速設定1100r/min（最低頻率設定：37.93Hz）。2010年2月27日#8機組啟動并網后，凝結水母管壓力在凝結水調節門動作的情況下，一直保持在0.84MPa以上。觀察#8乙前置泵運行良好。

3.4下面以#8機組一天內發同等電量的情況下，#8乙凝結水泵轉速優化前后的電量對比。

從上表中明顯看出，#8乙凝結水泵轉速優化后一天可以節約1080kW.h。按上網電價0.41元/kW.h計算，一天節約(下轉第299頁）(上接第278頁）合人民幣442.8元。一臺機組一年運行300天為例，全年節約13.28萬元/臺機組。

4.結論

在保證機組設備安全可靠運行的基礎上，充分利用現有設備乙凝結泵變頻器。對乙凝結泵變頻器運行參數設定的優化，使乙凝結泵運行效率提高、降低廠用電率。不進行設備再次投資，就能達到節能的目的。 [科]

【參考文獻】

［１］泵與風機節能技術問答．中國電力出版社．

［２］密封件使用手冊．機械工業出版社．