1000MW機(jī)組凝汽器真空泵的節(jié)能改造

盧峰 李剛 湯祝聲

摘 要：本文介紹了神華浙江國華浙能發(fā)電有限公司5號(hào)機(jī)組1000MW凝汽器真空泵節(jié)能改造提出的大環(huán)境以及改造的必要性，新增羅茨真空泵組信號(hào)及其性能，并介紹了新增羅茨真空泵組的控制策略，用事實(shí)證實(shí)了羅茨真空泵組在節(jié)能方面鋒芒初露，將為神華浙江國華浙能發(fā)電有限公司的節(jié)能環(huán)保工作作出大的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：廠用電率；綠改；雙背壓；閉式水；變頻

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.164

能源問題已經(jīng)成為21世紀(jì)制約全球工業(yè)的發(fā)展瓶頸，各電廠越來越重視節(jié)能降耗工作，節(jié)能降耗不僅可以降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還可節(jié)約能源，減少環(huán)境污染，對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展有著十分重要的意義。鍋爐、汽輪機(jī)及其附屬設(shè)備與系統(tǒng)的各類能耗指標(biāo)是火電機(jī)組節(jié)能降耗關(guān)注的重點(diǎn)[1]。對高壓輔機(jī)如一次風(fēng)機(jī)、凝結(jié)水泵等電機(jī)進(jìn)行變頻改造可節(jié)電近30%，對低壓輔機(jī)和外圍設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化和改造，節(jié)電效果也十分明顯。通過輔機(jī)變頻改造可以降低廠用電率。根據(jù)已改造電廠運(yùn)行效果看，經(jīng)過凝結(jié)水泵變頻改造，廠用電率下降約0.1%，可降低機(jī)組煤耗0.3g/kWh。

在全國各電廠展開大范圍節(jié)能降耗的技術(shù)改造大環(huán)境下，浙江國華浙能發(fā)電有限公司也積極開展了設(shè)備綠改，先后對多臺(tái)機(jī)組的凝結(jié)水泵、三大風(fēng)機(jī)、真空泵等輔機(jī)設(shè)備進(jìn)行了變頻改造。經(jīng)過近三個(gè)月的安裝調(diào)試工作，2018年1月9日，浙江國華浙能發(fā)電有限公司5號(hào)機(jī)組1000MW凝汽器真空泵節(jié)能改造已完成。此次改造新增兩組羅茨真空泵組，新增羅茨真空泵組已投入運(yùn)行，將為公司的節(jié)能降耗作出重要貢獻(xiàn)。

1 系統(tǒng)介紹

浙江國華浙能發(fā)電有限公司5號(hào)機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)組銘牌出力為1000MW，主汽輪機(jī)入口主蒸汽壓力和溫度26.25MPa&600℃，再熱蒸汽入口溫度 600℃，采用雙背壓。凝汽器壓力：THA工況凝汽器高低壓側(cè)平均背壓分別為5.7kPa，6.7kPa，冷卻水溫24.5℃；TRL工況凝汽器高低壓側(cè)平均背壓為11.8kPa，冷卻水溫36.5℃；真空泵熱交換器冷卻水采用閉式水，閉式冷卻水工作溫度最高40℃，最低20℃；閉式冷卻水工作壓力：約0.6MPa；補(bǔ)充水為閉式水或除鹽水，溫度為環(huán)境溫度，閉式水運(yùn)行壓力約0.6MPa，除鹽水運(yùn)行壓力約0.3MPa。真空泵布置位置：室內(nèi)，汽機(jī)房零米層。

浙江國華浙能發(fā)電有限公司5號(hào)機(jī)組原凝汽器真空系統(tǒng)共配置三臺(tái)50%出力水環(huán)式真空泵，在機(jī)組啟動(dòng)期間及夏季高背壓工況，三臺(tái)泵可同時(shí)運(yùn)行，正常運(yùn)行時(shí)，兩用一備。用以抽出漏入真空系統(tǒng)的空氣及蒸汽中攜帶的不凝結(jié)氣體。

浙江國華浙能發(fā)電有限公司5號(hào)機(jī)組凝汽器真空系統(tǒng)此次改造新增的兩組羅茨真空泵組，分別命名為5D真空泵組和5E真空泵組，每組包括水環(huán)泵、主羅茨泵和二級羅茨泵。正常運(yùn)行時(shí)，5D真空泵組和5E真空泵組運(yùn)行。5D真空泵組與原5C真空泵互為備用，5E真空泵組與原5A真空泵互為備用。

2 新增卡件、信號(hào)和羅茨真空泵組性能參數(shù)介紹

此次浙江國華浙能發(fā)電有限公司5號(hào)機(jī)組1000MW凝汽器真空泵節(jié)能改造共增加7塊卡件，新增信號(hào)共60個(gè)。新增羅茨真空泵電機(jī)、水環(huán)泵電機(jī)控制，就地不設(shè)置PLC控制，由單元機(jī)組DCS完成，通過單元機(jī)組DCS的操作員站，完成羅茨真空泵組系統(tǒng)程序控制、監(jiān)視、報(bào)警及保護(hù)聯(lián)鎖功能。一旦失去氣源或電源，現(xiàn)場控制閥具有保位功能。泵的DCS啟停指令采用脈沖信號(hào)，遠(yuǎn)程傳輸信號(hào)有：啟停指令、啟停狀態(tài)、故障報(bào)警信號(hào)、請求停泵信號(hào)、真空壓力信號(hào)等。通過改造能夠滿足任何工況下（啟動(dòng)工況除外，真空嚴(yán)密性200Pa/min以內(nèi)，夏季極端工況可能到達(dá)14kPa）新增羅茨真空泵組性能優(yōu)于原真空泵。

3 主要邏輯功能

3.1 羅茨真空泵組順控啟動(dòng)步序（以5D為例）

啟動(dòng)允許條件：

B側(cè)真空凝汽器壓力≤-91.3kPa。

順控啟動(dòng)步序：

（1）啟動(dòng)D節(jié)能機(jī)組水環(huán)泵，D節(jié)能機(jī)組水環(huán)泵運(yùn)行反饋來，下一步；

（2）延時(shí)15s，啟動(dòng)D節(jié)能機(jī)組主羅茨泵、D節(jié)能機(jī)組二級羅茨泵，2臺(tái)羅茨泵均運(yùn)行且D節(jié)能機(jī)組主羅茨泵入口壓力≤凝汽器壓力，下一步；

本步序中，主羅茨泵、二級羅茨泵運(yùn)行后，給定二級羅茨泵頻率10Hz，給定主羅茨泵頻率15Hz；

（3）延時(shí)60s，自動(dòng)開D節(jié)能機(jī)組入口氣動(dòng)門；D羅茨真空泵入口氣動(dòng)門開到位，下一步；

（4）二級羅茨泵、主羅茨泵開始調(diào)速，二級羅茨泵頻率≥27Hz，主羅茨泵頻率≥85Hz（E泵為80Hz），步序結(jié)束；

3.2 羅茨真空泵組順控停止步序（以5D為例）

（1）關(guān)D節(jié)能入口氣動(dòng)門，D節(jié)能機(jī)組入口氣動(dòng)門關(guān)到位，下一步；

（2）D節(jié)能機(jī)組兩臺(tái)羅茨泵變頻指令直接置為0，主羅茨泵頻率≤2 Hz，且二級羅茨泵頻率≤3Hz，下一步；

（3）停二級羅茨泵；停主羅茨泵； 2臺(tái)羅茨泵均停運(yùn)，下一步；

（4）延時(shí)15秒，停D水環(huán)真空泵，D水環(huán)真空泵停止反饋來，步序結(jié)束；

保護(hù)順控停止條件；以下條件（或），1S脈沖。

1）泵組故障（泵組未完全運(yùn)行，或就地停運(yùn)）；

2）主泵、二級泵運(yùn)行狀態(tài)不一致，延時(shí)5S。

聯(lián)鎖開關(guān)投入后，泵組運(yùn)行故障或者停運(yùn)或凝汽器真空低，聯(lián)啟真空泵C（E泵組聯(lián)啟真空泵A）；汽水分離器液位低于120mm，工作液溫度≥40℃報(bào)警。

3.3 羅茨真空泵組D主、二級羅茨泵變頻調(diào)節(jié)

（1）D節(jié)能機(jī)組主羅茨泵、D節(jié)能機(jī)組二級羅茨泵、D水環(huán)真空泵均已運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)投自動(dòng)，按以下調(diào)節(jié)；

（2）3臺(tái)泵任一故障或停止，切手動(dòng)，將指令置為0；