火力發(fā)電廠循環(huán)水泵優(yōu)化運(yùn)行與節(jié)能措施

1、 廣東科技2009.10. 總第223期火力發(fā)電廠循環(huán)水泵優(yōu)化運(yùn)行與節(jié)能措施莫子高火電廠由于提供熱機(jī)冷源和各種冷卻的需要，需要大量的冷卻水連續(xù)供應(yīng)。一座百萬(wàn)千瓦的凝汽機(jī)組火電廠，需要冷水水量30m 3/s，通過(guò)循環(huán)水泵將如此大量的冷卻水壓入凝汽器中與做功后的過(guò)熱蒸汽進(jìn)行熱交換。因此電廠中循環(huán)水泵能耗很高，如何降低機(jī)組供電煤耗，為更好的節(jié)能降耗，降低發(fā)電成本，設(shè)計(jì)中對(duì)電廠冷端的改造和優(yōu)化成為關(guān)鍵環(huán)節(jié)。1火電廠循環(huán)水系統(tǒng)概述發(fā)電廠冷端系統(tǒng)是由汽輪機(jī)低壓缸的末級(jí)組、凝汽器、循環(huán)供水系統(tǒng)及空氣抽出系統(tǒng)等組成。汽輪機(jī)的凝汽系統(tǒng)就是做功后的乏汽進(jìn)入凝汽器汽室，然后通過(guò)循環(huán)水泵將大量的循環(huán)冷卻水升壓送入凝汽

2、器水室，通過(guò)熱交換使得汽輪機(jī)排汽冷凝成凝結(jié)水，并在汽輪機(jī)排汽口處建立和維持汽輪機(jī)末端的真空。上圖中橫坐標(biāo)為冷卻水流量Q ；縱坐標(biāo)為凝器汽真空P 和功率的增加W ；W i 表示汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電增加功率；W c 表示循環(huán)水泵消耗的功率；由上圖可以看出A 點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)，橫坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的是冷卻水的經(jīng)濟(jì)流量Q 經(jīng)濟(jì)，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的凝汽器真空也就是最佳真空。2循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)節(jié)措施由于循環(huán)水進(jìn)水溫度的變化、季節(jié)性負(fù)荷需求和機(jī)組調(diào)峰的需要等方面的影響，為了保證機(jī)組一直處于最優(yōu)化運(yùn)行狀態(tài)，就必須保持機(jī)組在各種工況下的循環(huán)水經(jīng)濟(jì)流量，從而得到凝汽器運(yùn)行的最佳真空。因此如何調(diào)節(jié)循環(huán)水流量成為電廠循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵措施

3、。2.1通過(guò)開(kāi)泵臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)目前大多數(shù)電廠比較常用的調(diào)節(jié)方法是通過(guò)啟停循環(huán)水泵的臺(tái)數(shù)來(lái)達(dá)到改變循環(huán)冷卻水量的目的：一機(jī)二泵擴(kuò)大單元制方式：設(shè)置二臺(tái)50容量的循環(huán)水泵，冬季運(yùn)行一臺(tái)，夏季運(yùn)行二臺(tái)，春秋季節(jié)兩機(jī)三泵（即運(yùn)行三臺(tái)循環(huán)水泵，供兩臺(tái)機(jī)組）；一機(jī)三泵方式：設(shè)置三臺(tái)33容量的循環(huán)泵，冬季運(yùn)行一臺(tái)，春秋季運(yùn)行二臺(tái)，夏季運(yùn)行三臺(tái)。運(yùn)行人員主要根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和環(huán)境溫度等因素調(diào)整循環(huán)泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，雖然有一定的經(jīng)濟(jì)性，但其效果取決于電廠運(yùn)行人員的操作水平和判斷能力，隨機(jī)性較強(qiáng)。根據(jù)圖1，一般機(jī)組運(yùn)行最佳背壓是通過(guò)機(jī)組微增出力試驗(yàn)和機(jī)組循環(huán)水泵耗功試驗(yàn)優(yōu)化得到，具體方法如下：通過(guò)機(jī)組微增出力試驗(yàn)，得出機(jī)組在不同

4、負(fù)荷下，微增出力與背壓的關(guān)系。由試驗(yàn)可以得出當(dāng)前循環(huán)水溫度條件下，凝汽器背壓與循環(huán)水流量的關(guān)系，當(dāng)循環(huán)水溫度改變時(shí)，由凝汽器變工況特性予以修正。通過(guò)改變循環(huán)水泵的運(yùn)行方式，得出循環(huán)水泵1機(jī)2泵、2機(jī)3泵和1機(jī)1泵運(yùn)行時(shí)流量與其耗功的關(guān)系。最佳運(yùn)行真空是以機(jī)組功率、循環(huán)水溫度和循環(huán)水流量為變量的目標(biāo)函數(shù)，在量值上為機(jī)組功率的增量與循環(huán)水泵耗功增量之差最大時(shí)的凝汽器壓力。2.2循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)大功率循環(huán)水泵改變轉(zhuǎn)速的方法主要是通過(guò)變極調(diào)速和變頻調(diào)速兩種手段，近幾年以來(lái)，變頻調(diào)速發(fā)展很快，是通過(guò)改變供給電動(dòng)機(jī)的供電頻率，來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變負(fù)載的轉(zhuǎn)速，具有效率高、調(diào)速范圍寬、精度高、調(diào)速平穩(wěn)、

5、無(wú)級(jí)變速等優(yōu)點(diǎn)。水泵的流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，當(dāng)通過(guò)降低轉(zhuǎn)速以減少流量來(lái)達(dá)到節(jié)流目的時(shí)，所消耗的功率將降低很多。（1）循環(huán)水泵變極調(diào)速原理電機(jī)的轉(zhuǎn)速滿足以下的關(guān)系式：n=60f/P（1）式中n 為電機(jī)轉(zhuǎn)速；f 為電源頻率；P 為電機(jī)極對(duì)數(shù)。從上式我們可以看出，改變電機(jī)的極對(duì)數(shù)就能改變電機(jī)轉(zhuǎn)速?？梢园蜒h(huán)水泵電機(jī)定子線圈抽出，重新下新線圈，同時(shí)在定子繞組上引出多個(gè)接頭，根據(jù)需要改變這些抽頭的連接方式，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。一般可以有兩種轉(zhuǎn)速，也就是我們說(shuō)得雙速電機(jī)，如12極和14極。（2）循環(huán)水泵變頻調(diào)速原理如（1）式所示，連續(xù)改變電機(jī)的頻率也能

6、連續(xù)、平滑的改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。變頻調(diào)速時(shí)，希望氣隙磁通量基本保持不變。這樣，一方面磁路的飽和程度、激磁電流和電動(dòng)機(jī)的功率因素可以基本不便，另一方面，電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩亦可以保持不變。要保持氣隙磁通不變，在調(diào)節(jié)頻率的同時(shí)，要同比的調(diào)節(jié)定子端電壓。2.3循泵導(dǎo)葉和葉片的安裝角度調(diào)節(jié)可調(diào)葉水泵可分為動(dòng)葉可調(diào)和靜葉可調(diào)，有級(jí)和無(wú)級(jí)，靜葉可調(diào)水泵以往用得比較多。但由于靜葉可調(diào)采用人工控制，分不同季節(jié)和不同運(yùn)行工況停泵后人工調(diào)葉，操作管理繁瑣，節(jié)能效果不理想。而采用動(dòng)葉無(wú)級(jí)可調(diào)葉泵并配套全自動(dòng)調(diào)葉軟件是通過(guò)不停泵的狀態(tài)下來(lái)調(diào)節(jié)葉片角度，改變水泵的流摘要：在節(jié)能降耗減排呼聲日益高漲的今天，本文著眼于火電廠循環(huán)冷卻

7、水供水系統(tǒng)中的核心設(shè)備循環(huán)水泵，對(duì)其運(yùn)行方式和對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用進(jìn)行分析，提出了通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)水系統(tǒng)流量達(dá)到節(jié)能的三種措施，并分析了其各自發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：循環(huán)水系統(tǒng)；流量調(diào)節(jié)；循環(huán)水泵；節(jié)能電力建設(shè)專(zhuān)欄113廣東科技2009.10. 總第223期量、揚(yáng)程參數(shù)，使得循泵適應(yīng)機(jī)組的各種工況，運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)，充分發(fā)揮其節(jié)電功能，也適應(yīng)于電廠循環(huán)水系統(tǒng)無(wú)人值班的管理方式。動(dòng)葉可調(diào)泵與傳統(tǒng)的固定葉泵比較，動(dòng)葉可調(diào)泵制造技術(shù)難度大、造價(jià)高。3循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能前景以上針對(duì)火電廠循環(huán)水系統(tǒng)這個(gè)龐大的動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)能降耗提出了調(diào)節(jié)循環(huán)水系統(tǒng)水量的三種措施，即通過(guò)開(kāi)泵臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)、通過(guò)水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和通過(guò)水泵葉片角度調(diào)節(jié)。不同

8、的調(diào)節(jié)方式對(duì)應(yīng)系統(tǒng)不同的效益，在我國(guó)南方海濱電廠，水溫變化一般只是在冬季偏低，所以設(shè)計(jì)中往往采用成熟的一機(jī)兩泵擴(kuò)大單元制或一機(jī)三泵單元制循泵配置方式，一般仍可滿足在冬季運(yùn)行中用調(diào)整水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)來(lái)達(dá)到在水溫偏低時(shí)調(diào)小流量的作用。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日益成熟和國(guó)產(chǎn)化率的提高，其設(shè)備價(jià)格已有較大幅度下降，因此可以看作是電廠循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能降耗的一個(gè)發(fā)展方向。（作者單位：廣東省電力設(shè)計(jì)研究院）!小型化220kV 城市變電站的方案設(shè)計(jì)黃煥輝（廣東省江門(mén)市529000）1引言隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展和人民生活的提高，城市用電負(fù)荷快速增長(zhǎng)，對(duì)電力供應(yīng)的需求以及對(duì)電力供應(yīng)的可靠性和供電質(zhì)量提出了更高的要求，近幾

9、年新建了許多電站。然而，由于有限的土地資源不能同時(shí)滿足各個(gè)方面用地的需求，因此，在土地資源緊張而供電迫切的城區(qū)，如何減少變電站所占用地的面積，減少由于征地、拆遷造成變電站造價(jià)過(guò)高等因素成為當(dāng)務(wù)之急。該文就以上問(wèn)題，結(jié)合220kV 某變電站的實(shí)際情況，進(jìn)行設(shè)計(jì)方面的探討。2設(shè)計(jì)原則在城市電網(wǎng)建設(shè)中，首先應(yīng)當(dāng)解決的是城市變電站的建設(shè)問(wèn)題，建設(shè)城市變電站應(yīng)當(dāng)遵循的基本原則是:（1）足夠的變電容量以滿足供電區(qū)域內(nèi)中長(zhǎng)期規(guī)劃預(yù)測(cè)的負(fù)荷要求；（2）可靠靈活的主接線方式；（3）結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備體積小，占地面積??；（4）主設(shè)備技術(shù)性能優(yōu)越，可靠性高，檢修頻率低，噪聲低；（5）自動(dòng)化程度高，通信誤碼率低，可靠性高

10、。根據(jù)以上原則，選擇220kV 作為城市電源點(diǎn)，可以充分發(fā)揮容量大、通道省、占地少、投資相對(duì)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。因此，220kV 城市變電站是解決城市供電矛盾的一個(gè)有效措施，同時(shí)也將是今后城市電力系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)方向。3變電站電氣主接線隨著電網(wǎng)建設(shè)的不斷完善，電氣設(shè)備可靠性的不斷提高，變電站主接線將向簡(jiǎn)化方向發(fā)展。簡(jiǎn)化主接線后不但不會(huì)降低變電站的可靠性和靈活性，在某種程度上反而能夠提高可靠性和靈活性。簡(jiǎn)化主接線還具有如下優(yōu)點(diǎn):減少設(shè)備數(shù)量、減少占地面積、減少建設(shè)投資和降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。根據(jù)220500kV 變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程（DL/T5218-2005）有關(guān)電氣主接線的設(shè)計(jì)原則，該220kV 變電站電氣

11、主接線如下：220kV 遠(yuǎn)期4回出線，采用雙母線接線，110kV 遠(yuǎn)期12回出線，采用雙母線接線，10kV 遠(yuǎn)期30回出線，采用單母線分段接線。4平面及外觀布置根據(jù)工程的站址位置，且位于城市中心地域等現(xiàn)實(shí)情況，選用了220kV 、110kV 封閉式組合電器設(shè)備（GIS ），除主變壓器外，其它設(shè)備均為屋內(nèi)布置，既美化環(huán)境，又使運(yùn)行可靠安全。利用北側(cè)馬路取代部分站前區(qū)功能，故僅設(shè)計(jì)較小的站前區(qū)，將220kV 配電裝置室、110kV 配電裝置室、10kV 開(kāi)關(guān)室、電容器室、主控樓等不同功能的建筑單元進(jìn)行聯(lián)合布置在一棟綜合樓內(nèi)，減少建筑物的占地面積。對(duì)門(mén)衛(wèi)室、獨(dú)立食堂、會(huì)議室、過(guò)多的休息間、檢修間等獨(dú)

12、立布置非必須的輔助建筑予以刪除。由于采用了上述設(shè)備和布置型式，使得該站圍墻內(nèi)占地僅為5700m 2，約為同等規(guī)模變電站占地面積的1/4。在總平面布置上考慮各級(jí)電壓出線方向，由北向南分別為：220kV 出線區(qū)、綜合樓、10kV 母線橋、主變壓器，主變運(yùn)輸通道。綜合樓設(shè)計(jì)由上層至下層分別布置220kV 配電裝置、110kV 配電裝置、10kV 配電裝置、電纜層。綜合樓內(nèi)布置有主控室、220kV 配電裝置室、110kV 配電裝置室、10kV 配電裝置室、10kV 電容器室、站長(zhǎng)室、休息室等。總平面布置緊湊合理，僅由環(huán)形道路、綜合樓及主變構(gòu)架組成。導(dǎo)線和控制電纜，運(yùn)行、維護(hù)、管理十分方便?？臻e場(chǎng)地進(jìn)行了綠化，使站內(nèi)的環(huán)境舒適、美觀。四臺(tái)主變呈“一”字形布置，互相之間用防火墻隔開(kāi)，半封閉摘要：隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，城市用電持續(xù)增長(zhǎng)、供電矛盾日益突出，220kV 城區(qū)變電站是解決當(dāng)前城市供電矛盾的一個(gè)有效