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

    摘要：節(jié)能減排是電力行業(yè)的一項基本要求，屬于考核范圍的重要項目之一。在大型發(fā)電企業(yè)中，各企業(yè)都在尋找各種節(jié)能減排的方式，凝泵變頻控制受到更多的電廠重視和應(yīng)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(jù)凝泵變頻器的特點和除氧器兩個調(diào)節(jié)閥的特性，對除氧器水位控制策略進行了完善和改進。現(xiàn)場的實際應(yīng)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(yè)生產(chǎn)成本，凝泵變頻器的控制和除氧器水位調(diào)節(jié)閥配合在一起能很好的對除氧器水位進行控制。

    關(guān)鍵詞：超臨界；凝泵；變頻器；除氧器；節(jié)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(yè)的發(fā)展和要求，節(jié)約電廠的廠用電，節(jié)能降耗，越來越多的電廠對重要用電設(shè)備的驅(qū)動電源進行了技術(shù)改造或一開始建設(shè)期間就考慮到了節(jié)能降耗，對重要設(shè)備的電機采用變頻調(diào)速調(diào)節(jié)。為了推動節(jié)能降耗工作的深入進行，浙能樂清電廠結(jié)合自身情況，以挖掘大型電機的節(jié)能潛力為突破口，在#1機組大修期間進行了凝結(jié)水泵電機的變頻改造，以達到進一步降低廠用電量、降低發(fā)電成本的目的。

   1 系統(tǒng)概述

    浙能樂清電廠每臺機組配置兩臺凝結(jié)水泵，一臺運行，一臺備用。凝泵原設(shè)計為定速運行，依靠除氧器水位調(diào)節(jié)閥來調(diào)整除氧器水位，調(diào)節(jié)閥線性度差，節(jié)流損失大，大量能耗損失在調(diào)節(jié)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(jié)水系統(tǒng)帶來很大影響，整個系統(tǒng)的參數(shù)分布發(fā)生了很大變化。

    凝泵為Ebara Corporation 生產(chǎn)的型號為800×400VYDB4M的筒形立式多級離心泵，額定轉(zhuǎn)速為1490 r/min，額定出口壓力為3.221 MPa，凝泵電機為TOSHIBA（TMEIC）生產(chǎn)，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(chǎn)的HIVECTOL-HVI03000/6變頻器，變壓器為ZTSFGN-3000/6。采用一對一方式，不設(shè)置旁路柜。

    2 凝結(jié)水系統(tǒng)

    凝結(jié)水系統(tǒng)的主要功能是將凝汽器熱井中的凝結(jié)水由凝結(jié)水泵送出，經(jīng)除鹽裝置、軸加、除氧器水位調(diào)節(jié)站、低壓加熱器輸送至除氧器，同時還向各有關(guān)凝結(jié)水用戶提供用水。凝結(jié)水系統(tǒng)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(jié)水系統(tǒng)主要由以下設(shè)備組成：

    （1）凝汽器兩個、400m3凝結(jié)水儲水箱一個；

    （2）凝輸泵兩臺、100%容量的凝泵兩臺；

    （3）凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)有最小流量再循環(huán)管路，從軸加后接出，并設(shè)有調(diào)節(jié)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(wěn)定運行；

    （4）凝結(jié)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(diào)節(jié)站一套（30%、70%調(diào)節(jié)閥和其旁路閥各一只）。

    （7）#5低加出口有放水閥門，在水質(zhì)不合格時將水放至循環(huán)水排水。

    3 凝泵變頻實現(xiàn)及原理

    3.1 凝泵變頻電氣實現(xiàn)

    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(guān)的切換也可以實現(xiàn)變頻，實現(xiàn)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(guān)KA1、KA3、KA4在合位，KA2在分位；同時KB1、KB2開關(guān)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(guān)可以靈活的實現(xiàn)變頻泵的需要，同時又節(jié)省了開支。
                      
                           

    3.2 凝泵變頻節(jié)能原理及調(diào)試

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

    在進行凝泵變速流量特性曲線時，凝泵再循環(huán)閥全關(guān)，除氧器水位調(diào)節(jié)閥旁路閥全關(guān)，改變除氧器水位調(diào)節(jié)閥開度。主要試驗?zāi)康氖牵簻y取除氧器水位調(diào)節(jié)閥不同開度時凝結(jié)水流量、壓力與凝泵轉(zhuǎn)速三者之間的關(guān)系；測取除氧器水位調(diào)節(jié)閥不同開度時的凝結(jié)水管路的管道特性。首先關(guān)閉除氧器水位調(diào)節(jié)閥，打開凝泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥，啟動凝泵定速到700r/min運行，將除氧器水位30%調(diào)節(jié)閥全開，關(guān)閉凝泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥，系統(tǒng)穩(wěn)定后記錄相關(guān)參數(shù)；保持30%調(diào)節(jié)閥全開，再依次將除氧器水位70%調(diào)節(jié)閥開到20%、40%、60%和100%開度，系統(tǒng)穩(wěn)定后記錄相關(guān)參數(shù)；然后關(guān)小除氧器水位調(diào)節(jié)閥，維持凝泵較小流量運行，將凝泵轉(zhuǎn)速提高到900r/min、1100r/min、1300r/min和1485r/min運行，記錄相關(guān)參數(shù)和曲線，然后繪制凝結(jié)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(dāng)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(shè)定值的偏差作為調(diào)節(jié)器的輸入，PID控制器的輸出對兩個除氧器水位調(diào)節(jié)閥進行控制。

    當(dāng)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(diào)節(jié)器主控制器的輸入，主控制器的輸出與凝結(jié)水流量的偏差作為副調(diào)節(jié)器的輸入，用給水流量信號作為前饋信號，當(dāng)給水流量增加時，快速反應(yīng)增加調(diào)節(jié)器的輸出，超前調(diào)節(jié)保持水位穩(wěn)定。

    當(dāng)凝泵變頻控制后，試驗發(fā)現(xiàn)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(diào)節(jié)和凝泵變頻器的調(diào)節(jié)會產(chǎn)生相互影響，無法對除氧器水位進行穩(wěn)定控制；如果除氧器水位調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)閥不同的開度，這樣會增加運行人員的難度，而且對經(jīng)濟性造成一定的影響。經(jīng)過試驗后，摸索出了一種穩(wěn)定和經(jīng)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(diào)節(jié)閥控制水位，當(dāng)輔助調(diào)節(jié)閥開度大于80%時，輔助調(diào)節(jié)閥跟蹤全開，70%主調(diào)節(jié)閥慢慢開啟進行水位調(diào)節(jié)，在高負荷段維持主調(diào)節(jié)閥在40%-60%的線性最佳調(diào)節(jié)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(shè)定值如表1所示，同時運行可以進行偏置設(shè)定，能靈活操作。同時凝泵變頻器有閉鎖減的回路，當(dāng)?shù)团栽谕哆\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(dāng)?shù)团匀P(guān)不在投運狀態(tài)時，當(dāng)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(zhuǎn)速輸出。此方式控制方式符合實際應(yīng)用需要，同時兼顧凝泵變頻的經(jīng)濟性和除氧器水位控制的穩(wěn)定和良好控制。

                              表1 凝泵出口壓力設(shè)定值
                 

                             表2 凝泵出口壓力閉鎖值
              

    5 節(jié)能分析

    根據(jù)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(shù)進行了比較，如表3所示。

                   表3 節(jié)能分析對照
           

    每臺機組增加一套變頻設(shè)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(diào)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(jié)約電量為[3000*(190-120)+1500*(172-72)+1500*(153-48)]*6.2=3208500度，按上網(wǎng)電價0.3元/度計算，每臺機組每年可節(jié)約費用為3208500*0.3=962500元，兩年就能收回投資成本。

    6 結(jié)論

    實踐證明，浙能樂清電廠#1機組凝泵變頻改造的應(yīng)用是成功的，能大大降低生產(chǎn)成本，是一種有效的節(jié)能降耗途徑之一。隨著電力體制的改革深入，競價上網(wǎng)日趨激烈，節(jié)能降耗，降低發(fā)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(shù)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