600MW機(jī)組開(kāi)式水系統(tǒng)節(jié)能改造

摘 要：介紹了河源電廠600 MW 機(jī)組開(kāi)式水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化改造，通過(guò)開(kāi)式泵變頻改造、增加閉式水冷卻水量調(diào)節(jié)、優(yōu)化熱工控制方案等，開(kāi)式水系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，節(jié)能效果顯著，降低廠用電率，減少冷卻水用量，提高了機(jī)組的綜合效率。

關(guān)鍵詞：開(kāi)式泵;變頻;開(kāi)式水母管壓力;閉式水;冷卻器;控制

某廠汽輪機(jī)采用哈爾濱汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的汽輪機(jī)，其型式為600MW超超臨界參數(shù)、一次中間再熱、單軸、兩缸兩排汽、凝汽式、八級(jí)回?zé)岢槠榻档烷_(kāi)式水系統(tǒng)的耗電率，降低開(kāi)式水用量，提高機(jī)組的綜合效率， 對(duì)開(kāi)式水系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化技術(shù)改造，通過(guò)改造取得了良好的效果。

1 概述

河源電廠2臺(tái)600MW機(jī)組開(kāi)式冷卻水均來(lái)自循環(huán)水供水管路，經(jīng)過(guò)電動(dòng)濾水器進(jìn)入開(kāi)式冷卻水泵 （開(kāi)式泵），升壓至0.35MPa后進(jìn)入各臺(tái)冷卻設(shè)備，在冷卻設(shè)備吸熱后排至循環(huán)水回水管。為了滿足系統(tǒng)冷卻水壓力的要求，設(shè)置2臺(tái)100%容量的工頻開(kāi)式泵，運(yùn)行方式為“一運(yùn)一備”。

開(kāi)式水系統(tǒng)主要向閉式冷卻水熱交換器、給水泵汽機(jī)潤(rùn)滑油冷卻器、發(fā)電機(jī)氫側(cè)密封油冷卻器、發(fā)電機(jī)空側(cè)密封油冷卻器、發(fā)電機(jī)定子冷卻器、發(fā)電機(jī)氫冷器、汽輪機(jī)主冷卻器、電動(dòng)給水泵及前置泵潤(rùn)滑油冷卻器與電泵電動(dòng)機(jī)空冷器等提供冷卻水。

2 問(wèn)題分析

由于機(jī)組設(shè)計(jì)原因，河源電廠開(kāi)式泵水系統(tǒng)的流量設(shè)計(jì)和設(shè)備選型均按照機(jī)組極端工況下設(shè)計(jì)，開(kāi)式泵容量選擇過(guò)大，泵耗電量大，在實(shí)際生產(chǎn)中，開(kāi)式水系統(tǒng)偏離設(shè)計(jì)工況較多，故對(duì)2臺(tái)機(jī)組開(kāi)式泵進(jìn)行變頻改造。另外根據(jù)機(jī)組流量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得知，閉式水冷卻器和電泵工作油冷卻器、潤(rùn)滑油冷卻器、電機(jī)冷卻器的開(kāi)式水耗量遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值，為了使改造效果達(dá)到最佳，同時(shí)對(duì)閉式水冷卻器和電泵各冷卻器進(jìn)行配合改造。

3 系統(tǒng)改造方案

3.1 開(kāi)式泵工頻改變頻

開(kāi)式冷卻水泵配置兩臺(tái)帶工頻旁路開(kāi)關(guān)的變頻器，每臺(tái)開(kāi)式冷卻水泵配置一臺(tái)入口電動(dòng)門、一臺(tái)出口電動(dòng)門，相關(guān)控制方案同步優(yōu)化。

3.2 閉式水冷卻器

由于機(jī)組實(shí)際運(yùn)行時(shí)閉式水的溫升很小，不到設(shè)計(jì)溫降的15%，導(dǎo)致閉式水熱交換器開(kāi)式水耗量遠(yuǎn)超實(shí)際所需的量。原因在于閉式水熱交換器沒(méi)有設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)閥門，開(kāi)式水無(wú)法根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，故在開(kāi)式水回水母管上增設(shè)一個(gè)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥及相配套的隔離閥和旁路。

3.3 電泵各冷卻器

按照機(jī)組原始設(shè)計(jì)，電泵共有3個(gè)開(kāi)式水用戶，設(shè)計(jì)耗水量為260t/h。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，電泵處于停運(yùn)備用狀態(tài)（不能自動(dòng)聯(lián)啟），僅輔助油泵運(yùn)行，此時(shí)的電泵所需要的冷卻水量很小，但因沒(méi)有調(diào)節(jié)閥，導(dǎo)致開(kāi)式水量不能控制，考慮到電泵全年運(yùn)行時(shí)間很少，流量調(diào)節(jié)需求不高，故在三個(gè)冷卻器的回水母管上加裝一套電動(dòng)蝶閥，備用時(shí)微開(kāi)蝶閥保證有水流動(dòng)，防止管道腐蝕，同時(shí)將電動(dòng)蝶閥開(kāi)到位作為電泵啟動(dòng)條件，防止電泵各冷卻器缺水。

4 開(kāi)式冷卻水泵變頻改造控制方案

開(kāi)式冷卻水泵配置兩臺(tái)帶工頻旁路開(kāi)關(guān)的變頻器，每臺(tái)開(kāi)式冷卻水泵配置一臺(tái)入口電動(dòng)門、一臺(tái)出口電動(dòng)門，其運(yùn)行方式采用一用一備，控制系統(tǒng)提供兩種備用方式供運(yùn)行人員選擇：變頻備用（投入備用時(shí)備用泵跟蹤運(yùn)行泵的變頻指令）或工頻備用（備用泵工頻啟動(dòng)）。

4.1 開(kāi)式水泵變頻器控制方案

開(kāi)式水泵變頻器采用常規(guī)PID控制，在變頻方式下以開(kāi)式泵出口母管壓力為控制對(duì)象，各冷卻水用戶溫度調(diào)節(jié)站調(diào)閥開(kāi)度取最大值并經(jīng)過(guò)函數(shù)修正后壓力設(shè)定值作為開(kāi)式水泵出口母管壓力設(shè)定值，同時(shí)考慮到其他設(shè)備的用水量，增加設(shè)定值偏置功能。調(diào)節(jié)閥位開(kāi)度變化而改變的變壓力適配控制見(jiàn)表1。

開(kāi)式冷卻水泵變頻控制方式下，如溫度調(diào)節(jié)站調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障或閥位壞質(zhì)量時(shí)，在邏輯中應(yīng)保持閥門當(dāng)前位置開(kāi)度不變，防止出現(xiàn)振蕩擾動(dòng)。

在變頻器允許情況下，盡可能降低變頻器跟蹤遠(yuǎn)方指令的速率，其目的是開(kāi)式冷卻水泵在變頻方式下備用啟動(dòng)時(shí)減短泵出力時(shí)間。

機(jī)組啟動(dòng)后進(jìn)行PID參數(shù)整定，調(diào)試完成后開(kāi)式泵出口母管壓力調(diào)節(jié)平穩(wěn)，能滿足系統(tǒng)全年穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2 開(kāi)式冷卻水系統(tǒng)聯(lián)鎖保護(hù)邏輯

開(kāi)式水系統(tǒng)包括開(kāi)式水泵A/B及其出入口門等相關(guān)設(shè)備，開(kāi)式冷卻水泵采用變頻聯(lián)變頻，工頻聯(lián)工頻方式。

為滿足改造后相關(guān)設(shè)備的啟停、連鎖保護(hù)運(yùn)行需要，主要修改的控制邏輯有：開(kāi)式冷卻水泵380V進(jìn)線開(kāi)關(guān)允許合閘條件、保護(hù)分閘條件;兩臺(tái)開(kāi)式冷卻水泵變頻及工頻運(yùn)行方式下的允許啟動(dòng)條件、自動(dòng)啟動(dòng)條件、保護(hù)停止條件;開(kāi)式冷卻水泵入口電動(dòng)門及出口電動(dòng)門自動(dòng)開(kāi)啟條件、關(guān)閉允許條件;電泵啟動(dòng)允許邏輯中增加電泵開(kāi)式水回水電動(dòng)門開(kāi)到位信號(hào)。

4.3 閉式水熱交換器出水溫度調(diào)節(jié)控制方案

采用PID調(diào)節(jié)，控制閉式水熱交換器出口溫度。

5 改造效果

開(kāi)式水系統(tǒng)的優(yōu)化改造后，系統(tǒng)布局合理， 運(yùn)行安全可靠， 能夠長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，改造費(fèi)用較低，投資回收周期短，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

a. 耗電率明顯降低， 可節(jié)省大量的廠用電。 改造前開(kāi)式泵電流常年維持在200A左右，改造后泵電流平均值約為30A，電流下降巨大，有效降低廠用電率。

b.由于閉式水冷卻水量可調(diào)、電泵各冷卻器冷卻水水量用量明顯減少，冷卻水量大幅度減少，節(jié)能降耗效果明顯。

6 結(jié)束語(yǔ)

河源電廠600 MW機(jī)組開(kāi)式水系統(tǒng)優(yōu)化改造，通過(guò)增加變頻器、保留工頻旁路，實(shí)現(xiàn)開(kāi)式水母管壓力可調(diào)，同時(shí)對(duì)閉式水冷卻器和電泵各冷卻器進(jìn)行改造，增加調(diào)節(jié)閥及電動(dòng)閥，優(yōu)化工藝流程及熱工控制策略，系統(tǒng)布局更加合理。改造后開(kāi)式水系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠， 能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行， 正常情況下可全年保持小功率運(yùn)行，同時(shí)還具有良好的靈活性， 可根據(jù)不同季節(jié)以及冷卻水溫度與冷卻用戶 （主機(jī)冷油器、 閉式水換熱器等）需求，在線實(shí)時(shí)調(diào)整，節(jié)能效果顯著。開(kāi)式水系統(tǒng)改造費(fèi)用較低，投資回收周期短，通過(guò)技術(shù)改造及控制優(yōu)化，從根本上解決了開(kāi)式水系統(tǒng)能耗高的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 譚巍，楊樂(lè)，張延風(fēng)，鄒郁.600MW機(jī)組開(kāi)式水系統(tǒng)節(jié)電優(yōu)化改造技術(shù)研究.東北電力技術(shù) 1004-7913（2020）12-0016-03

作者簡(jiǎn)介：

黃先平（1985—），男，江西贛州人，大學(xué)本科，工程師，從事電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用維護(hù)和技術(shù)管理。