淺析百萬機組工業水系統節能優化改造

廖輝廣東惠州平海發電廠有限公司

淺析百萬機組工業水系統節能優化改造

廖輝
廣東惠州平海發電廠有限公司

平海電廠工業水系統為閉式循環系統，正常運行為一運一備，設計流量滿足季節的變化以及其他特殊工況的要求。冬季時，工業水流量有很大的余量。隨著季節氣溫變化，具有溫度調節閥的設備可根據運行溫度自動調節工業水量，保證系統在經濟、安全范圍穩定運行。而在此基礎上采用電機變頻節能改造的方法，可進一步提高工業水系統季節調節的經濟性。

工業水；調節；變頻；經濟

一、工業水系統概況

平海電廠工業水系統為閉式循環系統，采用凝結水作為補充水源，向主機潤滑油冷卻器、給水泵汽輪機潤滑油冷卻器、磨煤機潤滑油系統冷卻器、凝泵電機冷卻器等用戶提供冷卻水。工業水系統設兩臺100%容量的工業水泵，正常運行為一運一備，單臺工業水泵額定流量為3200m3/h，設計流量滿足季節的變化以及其他特殊工況的要求。

二、工業水泵電機變頻節能改造

1、工業水泵工頻運行情況

平海電廠自投產以來，1、2號機組工業水泵均為工頻運行，工業水泵設計流量3200 m3/h，揚程42 mH2O，工業水泵參數如表1所示。經分析1、2機組投產以來工業水系統運行記錄發現：隨著季節的變化，工業水溫度在22℃--32℃范圍內變化，各冷卻水用戶的進水調節閥開度也變化很大，冬季工況僅為夏季時的50%。另外，部分冷卻水用戶的進水調節閥在全年的絕對開度比較小，存在較大的節流損失，而工業水泵的實際運行揚程大于42 mH2O，流量也小于額定流量，這也說明工業水泵的出口節流過大，導致其偏離設計的最高效率點。平海電廠工業水系統夏季運行水量為2940t/h，而工業水泵設計流量3200 m3/h，揚程42 mH2O。因此，即使工業水泵在額定負荷下運行，其實際需要的流量、揚程要分別小于設計最高效率點，即工業水泵在額定負荷下運行也會存在較大的節流損失。在冬季，工業水泵需要的流量更小，節流損失更大。

2、工業水泵電機變頻方案

為提高工業水系統季節調節的節能效果，平海電廠采用工業水泵電機變頻節能改造的方法，通過變頻器調節電動機轉速，利用變頻器的PID功能，控制泵出口壓力穩定，降低工業水泵電耗。2016年1號機組C修期間平海電廠1號機組進行工業水泵變頻改造，安裝一套高壓變頻裝置（將變頻裝置安放于6kv配電室內，室內采用空調冷卻），將工業水泵電機由風扇冷卻改成水冷卻方式。兩臺工業水泵共用一套高壓變頻裝置，任意一臺泵均可處于變頻運行方式，另一臺泵備用，也可實現兩臺泵定期切換運行。當變頻器故障時，可切換到工頻運行。如下圖所示：

表1 工業水泵參數

表2 工業水泵工頻運行工況的運行參數

表3 工業水泵變頻運行工況的運行參數

3、工業水泵采用工頻與變頻運行的經濟比較

按照機組年平均運行小時數不小于7800小時計算（其中夏季運行小時數3900小時，冬季運行小時數3900小時）對工業水泵工頻與變頻運行進行基礎數據經濟比較。經統計、分析，得工業水泵工頻運行工況的運行參數見表2。

根據工業水泵變頻節能原理，計算變頻運行工況的運行參數見表3。

工頻與變頻方案在全年運行模式下的年耗電量見表4。

因此，按上述計算，工業水泵變頻運行方案與工業水泵工頻運行方案其年耗電量比較為：

316-181.3=134.7（萬度）。

按發電成本價0.4元/度計算，即可節省年運行費用：

134.7 *0.4=53.8（萬元）。

4、實際運行中工業水泵工頻與變頻的經濟比較

平海電廠進行工業水泵變頻改造后，采用一臺變頻運行，工頻備用方式，根據各用戶冷卻水量情況調整工業水母管壓力，降低工業水泵運行轉速，保證冷卻水壓，節能效果明顯，如表5所示。

通過表5對比可以看出，相比工頻運行，工業水泵變頻運行節能效果明顯，若按6kv電氣設備1A電流換算為10kwh電量計算：

（1）在海水平均溫度大于20℃的月份中，變頻前電機平均電流為55A，變頻后電機平均電流為33 A，兩者之差為22 A，每小時節省電量220kwh。

（2）在海水平均溫度小于20℃的月份中，變頻前電機平均電流為54A，變頻后電機平均電流為34 A，兩者之差為20 A，每小時節省電量和200kwh。

三、停運機組工業水切至運行機組供給

機組正常運行中，工業水系統供向主機潤滑油冷卻器、給水泵汽輪機潤滑油冷卻器、磨煤機潤滑油系統冷卻器等用戶冷卻，耗水量如下表6所示。

在機組停運后，大部分設備停運，此時工業水系統用戶僅剩汽輪機潤滑油系統和密封油系統，其他用戶基本調門全關，工業水系統節流更大，母管壓力會上漲至0.7MPa以上，系統節流損失大。

為提高工業水系統在機組停運后的節能效果，平海電廠采用工業水鄰機供給方法，機組停運后及時停運工業水泵，降低工業水泵電耗。

在工業水系統停運后，關閉停運機組工業水箱出水閥，空壓機冷卻水切換至鄰機供給，緩慢開啟1、2號機組工業水供水母管聯絡閥，注意運行機組工業水母管壓力變化，防止由于工業水母管壓力的下降，引起運行機組工業水用戶異常，或引起工業水母管壓力低。待運行機組工業水系統運行穩定后，根據停運機組用戶的需要，調整1、2號機組工業水供水母管聯絡閥開度，并密切監視1號機工業水溫度及各用戶運行情況。

表4 工頻與變頻方案在全年運行模式下的年耗電量表

表5 實際運行中工業水泵工頻與變頻的經濟比較

節能情況：機組停運后，工業水系統由鄰機供給。全年減少工業水泵運行時間1440h，節電65.95萬kWh。

表6 工業水用戶及耗水量統計表（水溫24℃）

四、總結

工業水系統電機變頻節能改造和停機后工業水采用鄰機供給方法大大降低了工業水泵電耗，提高了工業水系統季節調節的節能效果，根據氣溫、季節變化及時調整，保證系統在經濟、安全范圍穩定運行。