[摘要] 敘述定速凝結(jié)水" title="凝結(jié)水">凝結(jié)水泵改造為變頻調(diào)速" title="變頻調(diào)速">變頻調(diào)速后在張家口發(fā)電廠300MW機組的應(yīng)用情況，介紹了凝結(jié)水泵改造為變頻調(diào)速后的運行方式和節(jié)能效果。
[關(guān)鍵詞] 變頻調(diào)速 凝結(jié)水泵 300MW機組 應(yīng)用
張家口發(fā)電廠總裝機容量為8×300MW，汽輪機組為東方汽輪機廠制造。5、6、7、8號機組的凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)計為中壓系統(tǒng)，配裝沈陽水泵廠制造的9LDTNA-5UA型凝結(jié)水泵，凝結(jié)水泵的電機為湘潭電機廠制造的YLST500—4型。
運行中升壓后的凝結(jié)水主要通過除氧器上水調(diào)整門（以下簡稱上水門）調(diào)節(jié)凝結(jié)水量維持除氧器水位的穩(wěn)定，供給給水泵機械密封冷卻水、汽輪機低壓軸封汽減溫水等輔助設(shè)備足夠的用水，另外凝結(jié)水還要供低壓旁路減溫、低壓缸噴水減溫、發(fā)電機內(nèi)冷水箱補水等用水。
圖1 為凝結(jié)水系統(tǒng)簡圖
1．改造情況介紹
1.1改造目的
?。?）凝結(jié)水為中壓系統(tǒng)，凝結(jié)水壓力高。負荷300MW時凝結(jié)水壓力也不低于2.6MPa，低負荷時上水門開度更小造成凝結(jié)水壓力更高。運行采用上水門調(diào)節(jié)除氧器水位，即使?jié)M負荷上水門開度也只有30%左右、低負荷時開度更小，上水門的節(jié)流損失，造成凝結(jié)水泵的經(jīng)濟性" title="經(jīng)濟性">經(jīng)濟性很低。
?。?）高壓力的凝結(jié)水造成凝結(jié)水管道振動很大、凝結(jié)水最小流量調(diào)整門漏流，同時造成給水泵機械密封冷卻水管道振動和噪音很大、調(diào)整門多次損壞。另外凝結(jié)泵電機運行中振動大，電機的線圈溫度夏季最高達100℃。
針對上述問題，決定采用變頻技術(shù)" title="變頻技術(shù)">變頻技術(shù)來降低凝結(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，改變凝結(jié)水泵的Q—H特性曲線，凝結(jié)水泵的流量不變的情況下壓力得到降低，使上水門打開、消除上水門的節(jié)流損失。
1.2 變頻技術(shù)介紹
凝結(jié)泵的變頻器為北京利德華福技術(shù)有限公司生產(chǎn)的1000kW/6kV高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，型號為HARSVERT—AO6/130。容量為1350kVA，運行環(huán)境溫度為0℃-40℃。
1.3 改造中遇到的問題和解決的辦法
為了降低改造成本，只將互為備用的兩臺凝結(jié)泵中一臺改造為變頻調(diào)節(jié)，這樣兩臺凝結(jié)泵在運行時由于調(diào)節(jié)方式不同造成凝結(jié)水運行參數(shù)各不相同，所以遇到幾個問題。
?。?）高壓變頻調(diào)速凝結(jié)泵運行時上水調(diào)整門打開，利用改變凝結(jié)泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)除氧器水位造成凝結(jié)水壓力較低，最大不超過1.6MPa。運行中凝結(jié)水壓力隨負荷降低而下降，“凝結(jié)水壓力低聯(lián)啟備用泵”的邏輯無法實現(xiàn)，所以取消此邏輯后增加了凝結(jié)水壓力報警，即“凝結(jié)水壓力低于1.0MPa或高于 1.8MPa”報警，同時取消“凝結(jié)水壓力低聯(lián)鎖停泵”和“凝結(jié)水壓力低聯(lián)開備用泵出口門”邏輯。
?。?）由于變頻凝結(jié)泵用改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)使得凝結(jié)水壓力低，而定速凝結(jié)泵仍為上水門調(diào)整、凝結(jié)水壓力很高，運行一旦發(fā)生變頻凝結(jié)泵掉閘備用定速凝結(jié)泵啟動后凝結(jié)水壓力、流量突然增大對除氧器水位造成很大的影響。針對此問題將控制邏輯" title="控制邏輯">控制邏輯修改為當(dāng)變頻泵或者變頻泵高壓開關(guān)事故掉閘，且發(fā)出聯(lián)啟定速泵的指令時，程序發(fā)出一個具有某函數(shù)關(guān)系的預(yù)置指令加到上水門，立即將上水門關(guān)至一定位置并且程序投入“自動”進行調(diào)節(jié)除氧器水位。
（3）運行變頻凝結(jié)泵掉閘備用的定速凝結(jié)泵啟動后凝結(jié)水壓力突然升高對凝結(jié)水供其它輔助設(shè)備影響很大，特別是給水泵機械密封冷卻水系統(tǒng)，由于給水泵機械密封冷卻水壓力應(yīng)小于1.0MPa。針對此問題在給水泵機械密封冷卻水調(diào)整門上設(shè)置給水泵機械密封水壓力低禁止關(guān)調(diào)整門和壓力高超弛關(guān)調(diào)整門的控制邏輯，防止凝結(jié)水壓力突然升高造成給水泵機械密封冷卻水壓力過高。正常運行中給水泵機械密封冷卻水調(diào)整門自動調(diào)整給水泵機械密封冷卻水壓力，防止由于凝結(jié)水壓力的變化造成給水泵機械密封冷卻水壓力過高或過低。同時增加“給水泵機械密封水壓力高于0.8MPa或低于0.5MPa”報警。
?。?）除氧器水位增加為兩個水位計，自動調(diào)節(jié)" title="自動調(diào)節(jié)">自動調(diào)節(jié)時采用“二取均”，保證自動調(diào)節(jié)的安全性。除氧器水位低跳給水泵的水位信號改為“三取二”的邏輯，防止給水泵誤跳。變頻凝結(jié)泵在變頻“自動”方式下運行時，上水門可以進行遠方手動開大和關(guān)小，增加了機組啟動、停止和低負荷運行調(diào)節(jié)的靈活性。增加了“變頻器啟動故障”報警，同時報警為光子牌報警，光字牌報警定義為“凝結(jié)水系統(tǒng)異常”，報警包含所有報警，報警詳細信息查找DCS。
2．凝結(jié)水系統(tǒng)安全性試驗
（1）為了確認運行中變頻凝結(jié)泵事故跳閘定速凝結(jié)泵聯(lián)啟對系統(tǒng)的影響，機組啟動前對凝結(jié)泵進行帶負荷試驗。
變頻凝結(jié)泵運行凝結(jié)水壓力為1.19MPa、流量為737t/h，除氧器上水調(diào)整門開度為88.9%。給水泵機械密封冷卻水調(diào)整門投入“自動”運行，開度為78.5%、冷卻水壓力為0.56MPa，將負荷設(shè)置為150MW。事故停止變頻凝結(jié)泵、定速凝結(jié)泵聯(lián)啟，上水調(diào)整門關(guān)至18.7%并投入“自動”，凝結(jié)水流量變?yōu)?30t/h。給水泵機械密封冷卻水調(diào)整門關(guān)至22%，壓力最低降為0.24MPa、最高升高為1.2MPa而后穩(wěn)定為 0.4MPa，整個變化過程時間小于30秒。從上述試驗的數(shù)據(jù)認為基本可以滿足運行要求。
（2）運行參數(shù)
凝結(jié)水泵改造前后凝結(jié)水系統(tǒng)運行參數(shù)對比見表3，變頻凝結(jié)水泵振動見表4。
注：表中冷卻水為給水泵機械密封冷卻水，即給水泵機械密封冷卻水調(diào)整門開度和給水泵機械密封冷卻水壓力。
3．改造后經(jīng)濟效果比較
為了確定凝結(jié)水泵改造為變頻調(diào)節(jié)的經(jīng)濟性，在300MW、200MW、150MW負荷下對同一臺凝結(jié)泵分別進行變頻調(diào)節(jié)和節(jié)流調(diào)節(jié)電耗測試。電功率采用卡電度表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)計算求得，凝結(jié)水流量、壓力、轉(zhuǎn)速等主要參數(shù)采用運行表計。
表5 典型工況下數(shù)據(jù)比較
從以上數(shù)據(jù)看出采用高壓變速調(diào)節(jié)可以大大降低凝結(jié)泵的功耗，特別是低負荷更明顯（150MW時節(jié)約功耗為631.5kW、300MW時節(jié)約功耗為 470.7kW）。凝結(jié)水泵采用變頻調(diào)節(jié)后，按2003年電力生產(chǎn)計劃平均負荷率68.09%（204.27MW）、運行小時數(shù)為7047h測算，年節(jié)電 4306.4217MWh，上網(wǎng)電價按0.32元計算，每年節(jié)約人民幣為137.8萬元，通過計算單機廠用電率可以下降0.3%。
4．改造后的運行措施
改造后變頻凝結(jié)泵長期運行，定速凝結(jié)泵只作備用。為了保證變頻凝結(jié)泵安全的運行，定速凝結(jié)泵處于良好的備用，以及凝結(jié)水供給其它輔助設(shè)備的安全運行，制定以下運行措施。
?。?）正常運行時變頻凝結(jié)泵運行、定速凝結(jié)泵投入備用，上水調(diào)整門開度控制在80%—95%，利用變頻凝結(jié)泵的變頻對除氧器水位進行自動調(diào)節(jié)。低負荷時可以關(guān)小上水調(diào)整門維持凝結(jié)水壓力不低于1.1 MPa、凝結(jié)泵轉(zhuǎn)速不低于900r/m，確保變頻凝結(jié)泵和凝結(jié)水供給其它輔助設(shè)備的安全運行。
?。?）定速凝結(jié)泵進行定期試驗，每月定期對凝結(jié)水泵進行切換運行試驗，定速凝結(jié)水泵的定期運行試驗時間不得低于2小時，以保證2#凝結(jié)水泵備用時處于良好狀態(tài)。
?。?）變頻和定速凝結(jié)泵切換時，除氧器上水調(diào)整門投入“自動”調(diào)節(jié)除氧器水位。將變頻凝結(jié)泵的轉(zhuǎn)速提升至額定轉(zhuǎn)速，啟動定速凝結(jié)泵、檢查運行正常后停止變頻凝結(jié)泵。定速凝結(jié)泵運行時，變頻凝結(jié)泵啟動后將變頻的指令置100%使變頻凝結(jié)泵在額定轉(zhuǎn)速運行，正常后停止定速凝結(jié)泵，然后調(diào)整變頻凝結(jié)泵的轉(zhuǎn)速直至上水調(diào)整門開大，切除上水調(diào)整門的“自動”、變頻凝結(jié)泵投入“自動”進行變頻調(diào)節(jié)。
?。?）機組啟動、停止過程中可以將變頻凝結(jié)泵轉(zhuǎn)速控制某一值，采用上水門調(diào)節(jié)，不但使除氧器水位穩(wěn)定而且可以保證其他輔助設(shè)備有足夠壓力的冷卻水，如低壓旁路減溫水、疏水?dāng)U容器減溫噴水、低壓缸減溫噴水等。變頻凝結(jié)泵在轉(zhuǎn)速600—800r/m振動非常大、可能是臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，所以變頻凝結(jié)泵啟動、停止和運行中嚴(yán)禁在此轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運行。
5．結(jié)論
?。?）凝結(jié)泵改造為變頻調(diào)節(jié)是安全可靠的，減小了凝結(jié)水管道的振動，降低了凝結(jié)水泵電機線圈溫度。
?。?）凝結(jié)水泵改造為變頻調(diào)速，取消了凝結(jié)水的節(jié)流調(diào)節(jié)，凝結(jié)泵的節(jié)電效果是非常明顯的。
?。?）運行值班人員應(yīng)加強檢查，特別是變頻器的檢查、維護，根據(jù)凝結(jié)水系統(tǒng)的要求及時調(diào)整以保證安全、經(jīng)濟運行。