變頻調(diào)速凝結(jié)水泵在300MW機組的應用

1、變頻調(diào)速凝結(jié)水泵在300MW機組的應用【摘 要】敘述定速凝結(jié)水泵改造為變頻調(diào)速后在張家口發(fā)電廠300MW機組的應用情況，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?！娟P鍵詞】變頻調(diào)速 凝結(jié)水泵 300MW機組 應用 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YLST5004型。表1 凝結(jié)泵設計參數(shù) 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

2、輪機低壓軸封汽減溫水等輔助設備足夠的用水，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（1）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)濟性很低。（2）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

3、夏季最高達100。針對上述問題，決定采用變頻技術來降低凝結(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，改變凝結(jié)水泵的QH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 變頻技術介紹凝結(jié)泵的變頻器為北京利德華福技術有限公司生產(chǎn)的1000kW/6kV高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，型號為HARSVERTAO6/130。容量為1350kVA，運行環(huán)境溫度為0-40。表2 主要技術參數(shù) 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。（1）高壓變頻調(diào)速凝結(jié)泵運行時上水

4、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。（2）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修改為當變頻泵或者變頻泵高壓開關事故掉閘，且發(fā)出聯(lián)啟定

5、速泵的指令時，程序發(fā)出一個具有某函數(shù)關系的預置指令加到上水門，立即將上水門關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)整門上設置給水泵機械密封水壓力低禁止關調(diào)整門和壓力高超弛關調(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

6、。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。（4）除氧器水位增加為兩個水位計，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

7、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。表3 典型工況運行參數(shù)

8、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。表4 振動數(shù)值 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%

9、（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)水供給其它輔助設備的安全運行，制定以下運行措施。（1）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

10、結(jié)水供給其它輔助設備的安全運行。（2）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)。（3）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)。（4）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備有足夠壓力的冷卻水，如低壓旁路減溫水、疏水擴容器減溫噴水、低壓缸減溫噴水等。變頻凝結(jié)泵在轉(zhuǎn)速600800r/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