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    （浙江浙能樂清發電有限責任公司，浙江 樂清 325609）卓魯鋒
                         
    卓魯鋒（1982-）男，浙江奉化人，工學學士，助理工程師，從事火力發電廠儀控工作。

    摘要：節能減排是電力行業的一項基本要求，屬于考核范圍的重要項目之一。在大型發電企業中，各企業都在尋找各種節能減排的方式，凝泵變頻控制受到更多的電廠重視和應用推廣。本文介紹了浙能樂清電廠在#1機大修過程中對凝泵控制進行了改造，采用變頻器控制。根據凝泵變頻器的特點和除氧器兩個調節閥的特性，對除氧器水位控制策略進行了完善和改進。現場的實際應用表明，改進后的凝泵變頻器控制能有效的降低凝泵的耗電量，減小阻力損失，降低企業生產成本，凝泵變頻器的控制和除氧器水位調節閥配合在一起能很好的對除氧器水位進行控制。

    關鍵詞：超臨界；凝泵；變頻器；除氧器；節能

    Abstract: Energy saving and emission reduction is one basic demand in electrical power industry; it is also one important item in the project assessment.Large power industries are looking for good ways to save energy and reduce emission; they pay more attention to the control of frequency conversion of condensate pump, and promote its usage. This paper states on how to refine the control strategy of condensate pump using transducer in one complete overhaul of #1 unit. Based on the characteristic of condensate pump transducer and two relay valves of deaerator, we improve the strategy of water level control in the deaerator. The real performance indicates that the improved condensate pump transducer can reduce the power consumption, decrease the loss in resistance and lower down the cost of production, and that the combination of transducer and relay valves of deaerator can control the water level of deaerator very well.

    Key words: Supercritical; condensate pump; transducer; deaerator; energy saving

    隨著電力工業的發展和要求，節約電廠的廠用電，節能降耗，越來越多的電廠對重要用電設備的驅動電源進行了技術改造或一開始建設期間就考慮到了節能降耗，對重要設備的電機采用變頻調速調節。為了推動節能降耗工作的深入進行，浙能樂清電廠結合自身情況，以挖掘大型電機的節能潛力為突破口，在#1機組大修期間進行了凝結水泵電機的變頻改造，以達到進一步降低廠用電量、降低發電成本的目的。

   1 系統概述

    浙能樂清電廠每臺機組配置兩臺凝結水泵，一臺運行，一臺備用。凝泵原設計為定速運行，依靠除氧器水位調節閥來調整除氧器水位，調節閥線性度差，節流損失大，大量能耗損失在調節閥門上。凝泵電機變頻改造后凝泵由定速運行變成變速運行，其運行特性改變較大，這也給凝結水系統帶來很大影響，整個系統的參數分布發生了很大變化。

    凝泵為Ebara Corporation 生產的型號為800×400VYDB4M的筒形立式多級離心泵，額定轉速為1490 r/min，額定出口壓力為3.221 MPa，凝泵電機為TOSHIBA（TMEIC）生產，額定電壓為6kV，額定電流為243A。

    在大修凝泵變頻改造中變頻器采用日本日立生產的HIVECTOL-HVI03000/6變頻器，變壓器為ZTSFGN-3000/6。采用一對一方式，不設置旁路柜。

    2 凝結水系統

    凝結水系統的主要功能是將凝汽器熱井中的凝結水由凝結水泵送出，經除鹽裝置、軸加、除氧器水位調節站、低壓加熱器輸送至除氧器，同時還向各有關凝結水用戶提供用水。凝結水系統基本流程為：熱井→凝泵→精處理裝置（旁路）→軸加（旁路）→#8、#7低加（旁路）→#6（旁路）→#5低加（旁路）→除氧器。

    凝結水系統主要由以下設備組成：

    （1）凝汽器兩個、400m3凝結水儲水箱一個；

    （2）凝輸泵兩臺、100%容量的凝泵兩臺；

    （3）凝結水系統設有最小流量再循環管路，從軸加后接出，并設有調節閥和旁路閥，在啟動和低負荷工況運行時，保證凝泵大于最小流量長時間穩定運行；

    （4）凝結水精處理裝置一套；

    （5）軸加一臺、#5～#8低加，各加熱器帶有旁路管道（軸加有一旁路，#7低加、#8低加有一個大旁路，#5低加、#6低加各有一個旁路），必要時加熱器可撤出運行；

    （6）除氧器一臺，除氧器水位調節站一套（30%、70%調節閥和其旁路閥各一只）。

    （7）#5低加出口有放水閥門，在水質不合格時將水放至循環水排水。

    3 凝泵變頻實現及原理

    3.1 凝泵變頻電氣實現

    每臺機組配一套變頻裝置，一臺變頻器只控制一臺凝泵，另一臺凝泵工頻備用。同時另外一臺工頻泵可以通過電氣開關的切換也可以實現變頻，實現方式如圖1所示，如果1A凝泵為變頻泵，1B凝泵為工頻泵，那么電氣開關KA1、KA3、KA4在合位，KA2在分位；同時KB1、KB2開關在合位KB3、KB4在分位。如果1B想切換為變頻泵，1A凝泵為工頻泵時，KA1、KA2在合位，KA3、KA4在分位，KB1、KB3、KB4在合位， KB2在分位。通過電氣開關可以靈活的實現變頻泵的需要，同時又節省了開支。
                      
                           

    3.2 凝泵變頻節能原理及調試

    未采用變頻器調節時，一般都是采用出口調閥控制，當開度減小時，阻力增加，不適合大范圍調節流量，在低速區域軸功率減少不多，從節能的角度來說是不理想的。泵負載轉矩與速度的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比，因此用變頻器改變其轉速，可以獲得顯著的節能效果。

    在進行凝泵變速流量特性曲線時，凝泵再循環閥全關，除氧器水位調節閥旁路閥全關，改變除氧器水位調節閥開度。主要試驗目的是：測取除氧器水位調節閥不同開度時凝結水流量、壓力與凝泵轉速三者之間的關系；測取除氧器水位調節閥不同開度時的凝結水管路的管道特性。首先關閉除氧器水位調節閥，打開凝泵再循環調節閥，啟動凝泵定速到700r/min運行，將除氧器水位30%調節閥全開，關閉凝泵再循環調節閥，系統穩定后記錄相關參數；保持30%調節閥全開，再依次將除氧器水位70%調節閥開到20%、40%、60%和100%開度，系統穩定后記錄相關參數；然后關小除氧器水位調節閥，維持凝泵較小流量運行，將凝泵轉速提高到900r/min、1100r/min、1300r/min和1485r/min運行，記錄相關參數和曲線，然后繪制凝結水泵變速特性曲線如圖2所示。
                    
                 
    4 除氧器水位控制策略完善

    除氧器水位控制分為單沖量控制和三沖量控制兩種方式，當機組負荷小于30%額定負荷時，除氧器水位控制采用單沖量控制，采用除氧器水位信號與除氧器水位設定值的偏差作為調節器的輸入，PID控制器的輸出對兩個除氧器水位調節閥進行控制。

    當機組負荷高于30%且給水流量大于570t/h時，除氧器水位自動切換為三沖量控制，用水位信號的偏差作為調節器主控制器的輸入，主控制器的輸出與凝結水流量的偏差作為副調節器的輸入，用給水流量信號作為前饋信號，當給水流量增加時，快速反應增加調節器的輸出，超前調節保持水位穩定。

    當凝泵變頻控制后，試驗發現如果用除氧器水位控制閥和凝泵變頻同時控水位，控制閥的調節和凝泵變頻器的調節會產生相互影響，無法對除氧器水位進行穩定控制；如果除氧器水位調節閥不投自動，定開度運行，凝泵變頻器控水位，那么運行人員在不同的負荷段，需要給調節閥不同的開度，這樣會增加運行人員的難度，而且對經濟性造成一定的影響。經過試驗后，摸索出了一種穩定和經濟性都良好的控制方式。除氧器兩個上水閥控制水位，凝泵變頻控制凝泵出口壓力，在前期采用30%輔助調節閥控制水位，當輔助調節閥開度大于80%時，輔助調節閥跟蹤全開，70%主調節閥慢慢開啟進行水位調節，在高負荷段維持主調節閥在40%-60%的線性最佳調節范圍，整個過程凝泵變頻控制凝泵出口壓力。凝泵出口壓力設定值如表1所示，同時運行可以進行偏置設定，能靈活操作。同時凝泵變頻器有閉鎖減的回路，當低旁在投運過程中，凝泵出口壓力不能低于1.8MPa，保證低旁減溫水有一定的壓差進行減溫；當低旁全關不在投運狀態時，當凝泵出口壓力低于表2所示壓力時，閉鎖凝泵變頻控制器減，同時給變頻器增加一定量的短時轉速輸出。此方式控制方式符合實際應用需要，同時兼顧凝泵變頻的經濟性和除氧器水位控制的穩定和良好控制。

                              表1 凝泵出口壓力設定值
                 

                             表2 凝泵出口壓力閉鎖值
              

    5 節能分析

    根據不同的負荷段，對#1機組的凝泵變頻和#2機組的凝泵工頻控制的各項參數進行了比較，如表3所示。

                   表3 節能分析對照
           

    每臺機組增加一套變頻設備約需要投資180萬人民幣，若按照每臺機組每年6000利用小時計算，如今600MW機組調峰約為50%時間，機組全年帶450MW左右時間約為1500小時，每臺機組每年可能節約電量為[3000*(190-120)+1500*(172-72)+1500*(153-48)]*6.2=3208500度，按上網電價0.3元/度計算，每臺機組每年可節約費用為3208500*0.3=962500元，兩年就能收回投資成本。

    6 結論

    實踐證明，浙能樂清電廠#1機組凝泵變頻改造的應用是成功的，能大大降低生產成本，是一種有效的節能降耗途徑之一。隨著電力體制的改革深入，競價上網日趨激烈，節能降耗，降低發電成本是提高電廠競爭能力的有效途徑之一，也是電廠技術人員的努力方向和值得深入研究和探討的問題之一。

    參考文獻：

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    [3] 范葵香, 毛建民. 火電廠凝泵變頻控制改造的能效[J]. 上海電力, 2007,242(2): 204-206.


    摘自《自動化博覽》2010年第七期