循環水泵雙速泵改造在電廠中的運用

胡海杰

摘 要：某燃氣電廠為提高系統運行的安全性和經濟性，進一步降低發電成本，提高經濟效益，針對機組運行指標現狀和存在的差距，以循環水泵雙速泵改造為例，展開了節能降耗技術改造。

關鍵詞：循環水泵；雙速泵；熱工控制；技術改造；節能降耗

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）16-0029-02

Transformation of Circulating Water Pump to Double

Speed Pump in Power Plant

HU Haijie

Abstract： In order to improve the safety and economy of the system， to further reduce the cost of power generation and to improve the economic benefit， a gas power plant had been reformed as an example for the dual speed pump of a circulating pump as an example.

Keywords： circulating pump；double speed pump；thermal control；technical transformation；energy saving and consumption reduction

1 循環水泵雙速改造熱工控制的可行性

1.1 循環水系統運行現狀

某燃氣電廠循環水泵雙速泵改造前的循環水系統運行情況為2臺循環水泵由長沙水泵廠制造，型號是48LKXB-23.2，電機為工頻電機YLST630-8（湘潭電機廠制造），轉速為745r/min，功率為900kW，電壓：6 000V。運行方式為夏季雙泵運行，無備用；冬季環境溫度低于-5℃，單臺泵運行，高于-1℃雙泵運行。

考慮到冬季單泵運行時單循環泵容易發生運行故障，循環水會瞬間消失，易導致機組停運事故，因此對循環泵進行雙速改造，以實現雙泵高速運行、單高速+單低速運行、雙低速運行以及單高速運行和單低速運行，便于運行人員根據實際工況調節運行。

進行循環泵雙速改造后，水泵轉速由745r/min降至595r/min，單泵功率由900kW降至450kW。通過合理的高低速泵配合運行，可以降低部分廠用電率，達到節能的目的。

經過統計分析和調研，根據筆者所在公司的實際情況，確定將現有2臺循環水泵改為雙速泵，是比較合理、經濟的改造方式。

1.2 DCS系統資源使用狀況

目前，華電包頭發電廠（以下簡稱“華電發電廠”）循環水泵的相關聯鎖保護控制模塊的掃描周期為0.5s，負荷率為45%～55%。本次改造新增組態所需增加或更改功能塊20個左右后，對控制模塊負荷率幾乎沒有變化，且滿足了電力行業標準的要求[1]，即控制模塊負荷率小于60%，能夠保證設備的正常運行。可見，華電發電廠DCS控制系統完全滿足循環水泵變頻改造的要求。

1.3 控制方式

循環水泵雙速泵改造前，控制方式為夏季雙泵運行，無備用；冬季環境溫度低于-5℃，單臺泵運行，高于-1℃雙泵運行。單泵運行時，運行泵為主泵，主泵跳泵后，備用泵聯鎖啟動。

循環水泵雙速泵改造后，控制方式為單高運行、雙低運行、一高一低運行和雙高運行共4種運行方式。單高運行時，高速泵跳閘聯鎖啟動備用高速泵；雙低運行時，一臺低速泵跳閘，另一臺運行中的低速泵聯鎖停止，延時1s啟動高速泵。一高一低運行運行時，高速泵跳閘，低速泵聯鎖停止，延時1s啟動高速泵；低速泵跳閘，高速泵保持高速運行方式。雙高運行時，一臺高速泵跳閘，另一臺高速泵保持高速運行方式。

2 循環水泵雙速泵改造熱控設計方案說明

2.1 循環水泵雙速泵正常啟泵過程

2.1.1 主備選擇。確定CWP A/B的主備，但需要注意，單泵運行方式需要進行主備方式選擇，雙泵運行時只有高速泵可投入備用狀態。

2.1.2 選擇組啟動方式。①循環水泵A組啟（A泵為主）：循環水泵A高速組啟動為GR11_ON；循環水泵A低速組啟動為GR12_ON。②循環水泵B組啟（B泵為主）：循環水泵B高速組啟動為GR12_ON；循環水泵B低速組啟動為GR22_ON。

2.1.3 組啟過程。①單泵組啟。啟動循環水泵潤滑水系統—開主泵液控蝶閥15%—啟循環水泵主泵—液控蝶閥全開—組啟動完成。②A泵運行中，B泵組啟。啟動循環水泵潤滑水系統—啟循環水泵B—開B泵液控蝶閥—液控蝶閥全開—組啟動完成。③B泵運行中，A泵組啟。啟動循環水泵潤滑水系統—啟循環水泵A—開A泵液控蝶閥—液控蝶閥全開—組啟動完成。

2.2 循環水泵雙速泵故障聯鎖邏輯

第一，低速泵無故障聯鎖邏輯，即主泵跳閘后聯鎖備用的高速泵。第二，雙泵運行時低速泵跳閘：若另一臺泵為高速泵，泵維持原狀；若另一臺泵為低速泵，泵進行低聯高切換，即泵由低速切換到高速運行方式，泵切換過程中（7s）出口蝶閥保持開狀態。第三，單泵運行時主泵跳閘：聯鎖備用高速泵運行。

2.3 雙速泵的手動切換方式

系統運行過程中，運行人員可直接通過操作面板將循環水泵由低速切換到高速運行。泵在低-高速的切換過程中，出口蝶閥保持開狀態；若泵需要從高速切換到低速泵運行，需要運行人員手動將高速泵停運，再進行低速泵啟動操作。

2.4 循環水泵雙速泵正常停泵過程

進行組停時，同時給高速、低速泵發停止指令。停泵順序：先關主泵液控蝶閥75%，然后停循環水泵，高速泵和低速泵全部停運（7s）后聯鎖關閉液控蝶閥，蝶閥全關后組停完成。

3 循環水泵雙速泵改造性能分析比較

3.1 效益評價模型

[ΔH=AN1-N2] （1）

其中，[ΔH]是維護費用減少量，單位是萬元；A是電價，單位是萬元；[N1]是改造前耗電量，單位是kW?h；[N2]是改造后耗電量，單位是kW?h。

3.2 效益預評價

3.2.1 改造前高速運行狀態下的累計耗電量計算。根據2013至2014年供熱期（2013年11月15日至2014年3月15日）循環水泵的實際運行情況，按照整個供暖季共120d，循環水泵以目前的節能措施，環境溫度為0℃以上雙循環水泵運行，-5℃以下單循環水泵運行的方式，通過電量采集系統統計整個供暖季#1、#2循環水泵用電量統計，如表1所示。

2013至2014年的供暖季，#1、#2循環水泵實際耗電量總計4 918 680kW?h，平均單臺實際累計耗電量為2 459 340kW?h。

3.2.2 改造后低速狀態下的累計耗電量計算。改造后電動機功率為470kW，一個供暖季按照120d計算，改造后單臺循環水泵電機累計耗電量為1 353 600kW?h，2臺循環水泵電機累計耗電量為2 707 200kW?h。

①一個供暖季雙循環水泵低速工作時間為2 880h（120d），電費為ΔH=A（N1-N2）=0.65/10 000×（4 981 680-2 707 200）=143.75萬元。

②一個供暖季循環水泵高低速工作時間為2 880h（120d），電費為ΔH=A（N1-N2）=0.65/10 000×（4 981 680-（2 459 340+1 353 600））=71.87萬元。

因此，改造后，一個供暖季至少可節約電費71.88（143.75-71.87）萬元。

4 結語

從節能角度分析，冬季供熱可由雙高速改為單高、高低速、雙低速運行，其中，高低速運行節能率達30%；采用雙低速運行雖然能耗較單高速運行略增加19%，但帶來的是循環水量增加，背壓近一步降低，增加了機組出力，最重要的是提高了冬季運行的可靠性。

參考文獻：

[1]國家發展和改革委員會.火力發電廠熱工控制系統設計技術規定：DL/T 5175—2003[S].北京：中國電力出版社，2003.