600 MW超臨界機組凝泵變頻改造及深度降壓運行的實施

任紹軍

文章編號：2095-6835（2016）13-0125-02

摘 要：目前，在政府對火力發電機組供電煤耗及排放水平要求日益嚴格、發電利用小時數持續減少、調峰幅度越來越大的情況下，如何降低廠用電率和發電成本，并提高上網電能的競爭力已成為火力發電企業必須解決的問題。由于調峰運行，機組常在較低負荷的狀態下運行。然而，部分輔機仍然在工頻狀態下運行，進而造成了大量的電能流失。凝泵是火電廠耗電量較大的輔機之一，通過優化凝泵及其相關設備的運行方式，可明顯降低凝泵的耗電量，從而降低廠用電率和供電煤耗。

關鍵詞：凝泵；除氧器上水調節閥；汽泵機械密封水；超臨界直流爐機組

中圖分類號：TM921.51 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.13.125

1 概述

廣東珠海金灣發電有限公司#3和#4機組為國產600 MW超臨界直流爐機組，鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產的超臨界螺旋管圈、一次中間再熱、平衡通風、四角切圓燃煤直流爐，汽輪機為上海汽輪機有限公司生產的超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式汽輪機，發電機為上海發電機有限公司生產的QFSN-600-2水氫氫發電機，凝結水泵為上海凱士比泵有限公司生產的筒袋型立式多級離心泵，每臺機組配置2臺，一運一備，一臺運行可滿足機組100%出力。此外，凝結水泵所配置的馬達為上海電機廠生產的YLKS630-4電機，額定轉速為1 493 rpm，額定電流為218.5 A。

2 變頻改造

電廠主要用電設備，比如凝結水泵等高能耗設備，其輸出功率不可隨機組負荷的變化而變化。如果只改變擋板或調整閥門開度，則會造成大部分能量消耗在節流損失中。因此，決定對凝結水泵進行變頻改造。

在具體改造中，采用了北京利德華福電氣技術有限公司生產的變頻設備，制定了一拖二的變頻改造方案，配備了1臺高壓變頻器，2臺切換開關，并通過切換開關將高壓變頻器切換到運行中的凝結水泵電機上。變頻調速系統的電源取自6 kV電壓等級的主動力電源系統，由現場主控系統進行協調控制，并根據運行工況設定程序，從而實現對凝結水泵電動機轉速的控制。變頻改造回路如圖1所示。

圖1 變頻改造回路

3 變頻改造后的深度降壓運行

管壓力無法降至預期數值，凝泵運行頻率、凝結水母管壓力、凝泵電耗仍有進一步下降的需求進而空間。對于凝結水母管壓力進一步下降困難的問題，我們進行了以下技術改造。

3.1 除氧器上水調節閥的改造

原先的除氧器上水調節閥的孔徑偏小，通流阻力系數較大，進而導致流通阻力增大、通流面積縮小，閥門的前、后壓差較大，在閥門開度較大時仍存在較大的節流損失。在此情況下，凝結水母管壓力未降至較低時，除氧器上水主輔調閥即會全開。如果凝結水壓力繼續降低，則無法滿足除氧器上水流量的要求，除氧器水位無法維持。因此，考慮更換除氧器上水主調閥的閥芯、閥座，執行機構保持不變。

改造前除氧器上水主調閥的參數如表1所示。

改造后除氧器上水主調閥的參數如表2所示。

經過改造后，除氧器上水主調閥在進口壓力較小時的節流損失明顯減少、通流能力明顯增強。此外，在凝結水母管壓力較小的條件下，還可維持除氧器的上水流量，使凝泵獲得進一步降壓的條件。

3.2 汽汽泵密封水的改造

每臺機組配置有2臺50%容量的汽動給水泵，汽泵機械密封水取自凝結水雜項用戶，每臺汽泵的吐出端和吸入端各有1個基地式密封式壓力調節閥，用于控制機械的密封水壓力。該基地式調節閥的調節性能較差，無法實現遠程控制和監視。因此，自機組投產以來，該基地式調節閥基本未投入運行，運行人員一直依靠調節閥的旁路手動閥來控制汽泵機械密封水的壓力。由于無法隨著機組負荷的變化而隨時調整手動閥的開度，導致凝結水母管的壓力長期處于較高的水平，限制了凝泵進一步降壓的能力。為了這個問題，機組人員決定改變汽泵機械密封水調節閥的控制方式，即由就地基地式改造為遠方DCS自動調節方式，且調節閥可根據凝結水的壓力和機組負荷的變化情況自動調節，從而使機械密封水和汽泵入口給水的壓力處于運行人員給定的設定值，實現運行人員對汽泵密封水系統的遠程控制和實時監控。

由于汽泵機械密封水接口設置在凝結水雜項用戶母管，具有管道彎頭多、壓損大的特點，且經過了凝結水精處理裝置，導致凝結水到達汽泵機械密封處時的壓力損失較大。因此，決定從凝泵出口母管精處理裝置前引出一路供汽泵機械密封水，從而提高汽泵密封水母管壓力0.1～0.2 MPa。此外，兩路供水（凝結水泵出口母管、凝結水雜項用戶管路）還可通過隔離閥切換，并設置有逆止閥，防止兩條水路互竄。

經過對汽泵機械密封水供水管路和機械密封水調節閥控制方式的改造，在凝結水深度降壓的同時，可保證汽泵的安全運行。

4 凝結水深度降壓的試驗及實施

在改造了限制凝結水母管壓力進一步下降的設備后，制定了相關的試驗方案，探索了不同負荷下凝結水壓力可下降到的最低值。在不同負荷段，凝結水壓力進一步降低的限制因素包括以下5個：①機封水壓力調節閥和旁路閥均已全開；②汽泵機封水回水溫度高于50 ℃；③機封水壓壓差小于0.1 MPa或大于0.75 MPa以及汽泵機封水存在漏水情況；④除氧器上水主、輔閥均全開；⑤凝結水用戶不允許再降低壓力。

低旁減溫水壓力降低至0.9 MPa、低壓軸封減溫水調節閥已全開，除氧器仍無法上水（上水壓差不足）。經過試驗，確定了兩臺機組在不同負荷下凝結水運行時的壓力定值，具體如表3所示。

注：凝結水母管壓力低報警值取80%的負荷對應的壓力設定值與1.20 MPa中的較大值，變頻凝結水母管壓力低聯鎖啟動工頻泵定值取70%的負荷對應的壓力設定值與1.05 MPa中的較大值

5 結束語

廣東珠海金灣發電有限公司的2臺機組凝泵經過變頻改造，并通過凝結水系統相關設備的改造和運行方式的優化，達到了深度變頻降壓運行的目的，取得了明顯的節能降耗效果。

參考文獻

[1]趙浩，萬文軍.凝結水泵變速改造中常見的問題以及對應措施[J].廣東電力，2010（10）.

〔編輯：張思楠〕