海南洋浦電廠82MW余熱機組凝結水泵變頻改造介紹及節能分析

王軍

摘 要：針對海南洋浦電廠82MW余熱機組凝結水泵的變頻改造及節能效益進行分析。在保證凝結水系統可靠運行的基礎上，采用“一拖二”的方式對凝結水泵進行變頻改造。從而降低能源消耗，提高機組效率。

關鍵詞：凝結水泵；變頻改造；節能效益

中圖分類號：TM92 文獻標識碼：A

概述

洋浦電廠于1994年建廠，有兩臺西門子V94.2型燃機，裝機容量為2*140MW。隨著社會的發展，考慮到資源的合理利用。于2002年擴建兩臺余熱機組，并于2004年6月20日及2005年1月15日投產。兩臺機組的汽輪機型號為：LN82.6-8.0/0.65/530/250型，系哈爾濱汽輪機有限公司生產制造的雙壓、單軸、單缸、沖動、凝汽式汽輪機；設計凝結水泵采用定速節流調節，由于洋浦電廠作為海南省主力調峰電廠，機組調峰幅度較大，長期在額定負荷的40%-90%之間運行，節流損失較大，廠用電率較大。為降低發電成本，有效降低廠用電率，洋浦電廠對凝結水泵進行變頻改造，獲得了良好的經濟效益。

一、凝結水系統簡介

洋浦電廠2*82MW余熱機組凝結水泵采用上海凱士比泵有限公司制造的NLT200-320型立式多級離心泵，凝結水泵電機采用湘譚電機股份有限公司配套的YKKL355-4型。具體參數如表1、表2：

凝結水泵作為凝結水系統中的主要輔機，主要任務是將凝結水送至除氧器，同時也各路減溫水的主要來源。凝結水系統運行時，兩臺凝結水泵一臺運行，一臺備用。凝結水泵在變頻改造前，凝結水泵定速運行，采用調節除氧器水位調整門開度的方式調節凝結水量來控制除氧器的水位。根據負荷變化，除氧器水位開度一般為15%-40%，凝結水泵電流一般為18-20A。由此可見在工頻運行方式下凝結水泵長期處于節流狀態。

二、變頻改造的節能原理、凝結水泵變頻改造方案及相關邏輯。

針對上述問題，洋浦電廠決定采用變頻技術來降低凝結水泵的轉速，改變凝結水泵的Q-H特性曲線，在凝結水泵流量不變的情況下壓力的降低，使除氧器水位調整門全開，降低節流損失。

2.1凝結水泵變頻改造的理論基礎

凝結水泵變頻改造的理論基礎就是流體機械相似定律，這一定律可以表達出變速運行凝泵的揚程、流量、轉速和軸功率之間的關系，具體表達式如下：

根據上式的關系，凝泵轉速與出口流量為正比關系，凝泵功耗與轉速三次方為正比關系，這就說明，只要將轉速調節流量改變即可起到節約能耗的作用，當然，要注意到，凝泵在定速運行的過程中，其效率曲線不會發生變化，在流量的不斷減小之下，泵效率下降速度較快，因此，使用變速調節方法時看，應該適當改變效率曲線，一般情況下，只要保持凝泵在50%以上的額定轉速，既可以保證其高效率的運行，雖然在運行的過程中會有頻率轉換損失，但是這些損失很小，基本上可以忽略。

2.2凝結水泵變頻改造方案

為了減少改造投資，便于維護，采用單臺變頻供兩臺凝結水泵電機，即“一托二”自動變頻/工頻切換控制方案。正常時變頻器拖動一臺凝結水泵運行，另一臺凝結水泵工頻聯鎖備用，若工作泵因故停運或凝結水母管壓力低，則備用泵聯動運行。變頻調速系統接入電廠DCS系統，DCS按設定程序實現對凝結水泵電機的自動控制。

2.3凝泵變頻改造后水位控制系統

由于正常運行方式為一臺泵變頻運行，另一臺工頻備用，所以除氧器水位調節分別采用兩套控制方案：一套為工頻方式下的除氧器水位調整門控制方案，另一套為變頻方式下的凝泵速度控制方案，同時實現了兩種運行方式切換時水位控制的無擾切換。工頻狀態下，凝結水系統通過除氧器水位調整門開度來控制除氧器水位高低。變頻狀態下，主要通過凝結水泵速度來控制除氧器水位高低，除氧器水位調整門處于全開狀態。

2.4控制邏輯設計

2.4.1由于凝泵變頻運行時壓力較低，為了保證高、低壓旁路減溫水，汽機低壓缸減溫水，軸封汽減溫水等正常用水，通過試驗確定凝結水泵最低工作壓力，最終確定變頻器啟動后的最小頻率為30HZ，即凝結水泵變頻運行最低轉速為490r/min。

2.4.2原凝結水母管壓力低至1.0MPA時聯動備用泵，改為凝結水母管壓力低至0.45MPa報警，0.32時聯動備用泵。

2.4.3原凝結水壓力低至0.5MPa時閉鎖高、低壓旁路，改為凝結水壓力低至0.3MPa時閉鎖高、低壓旁路。

三、凝結水泵變頻改造后的節能效果分析

通過變頻改造前后運行時不同工況下的參數對比，發現節電效果顯著。

凝泵變頻改造前后參數對比如表3：

根據公式計算得出P：電動機總功率；I：電動機輸入電流；U：電動機輸入電壓；cosφ：功率因數。

電機的功率計算公式為： P=1.732*U*I*cosΦ

其中，母線電壓為6.4KV，工頻功率因數為0.85，變頻功率因數為0.94

變頻改造前后不同負荷下凝泵功率比較如表4

2013年#1汽輪機發電量平均1834萬Kwh/月，平均運行316小時/月；#2汽輪機發電量平均2800萬Kwh/月，平均運行527小時/月。根據上圖計算，得出#1機變頻改造后每年節電64萬Kwh，#2機變頻改造后每年節電38萬Kwh。兩臺機2013年共計節電102萬Kwh。按上網電價0.42元/KW.h計算，2013年共計節電約43萬元。

參考文獻

[1]洋浦電廠企業管理標準，余熱運行規程.

[2]張寶.凝結水泵變頻改造調試與節能潛力挖掘[M].

[3]黃昌躍.華能海口電廠330MW機組凝結水泵變頻改造介紹及節能分析[M].