刘 专，吴杨辉，万忠海，毛荣军，汪 飞，吕建林

（国网江西省电力科学研究院，江西 南昌 330096）

0 引言

目前大部分电厂都会为凝结水泵配置变频器，通过变频器改变凝结水泵转速以达到合适的凝结水泵出力，从而提高凝结水系统运行经济性。但是由于现场运行的诸多原因，凝结水系统节能降耗效果并不明显。本文针对这一情况，对某电厂凝结水系统日常运行数据进行诊断分析，通过对该凝结水系统运行方式的优化调整，有效地降低了凝结水泵的耗电量，提高了该电厂凝结水系统的运行经济性。

1 设备概况

某电厂汽轮机为东方汽轮机有限公司生产的N660-25/600/600 型的超超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压凝汽式汽轮机。该机组配置二台长沙水泵厂有限公司制造的100%BMCR容量的凝结水泵，凝结水泵配备变频器，运行方式为一拖二手动切换（通过手动切换实现一台变频器驱动两台凝结水泵）。凝结水系统的自动控制方式为变频器跟踪凝结水母管压力，除氧器进水阀组跟踪除氧器水位。

表1 凝结水泵相关参数汇总

2 存在问题

该机组自投产以来，除氧器进水阀组长期处于部分开启状态，凝结水泵功耗与同类型机组相比明显偏大。本文针对上述情况，提取该机组典型负荷工况下的相关历史曲线，并整理数据如表2所示。

表2 凝结水系统试验优化前数据

从表2 可以看出，除氧器进水主阀在机组50%负荷到100%负荷区间的开度基本维持在40%～50%；除氧器进水副阀只在机组90%以上负荷时处于开启状态。电厂凝结水系统存在除氧器进水阀组节流损失偏大，凝结水母管压力偏高，凝结水泵电流偏大等问题。因此，凝结水系统运行经济性存在提升空间。

3 优化措施

3.1 理论基础

3.1.1 流体机械相似定律

根据流体机械相似定律，凝结水泵流量Q、扬程H、轴功率P与转速n的关系如下：

从上述公式可知，只要凝结水泵的转速发生改变，凝结水泵流量、扬程和轴功率会随之改变。凝结水泵在加装变频装置后，可由定速运行方式转变为变速运行方式，在保持凝结水泵出口流量不变的前提下，降低其出口压力，进而减小凝结水泵电机功耗。

3.1.2 “平衡点”概念

机组在高负荷下，除氧器进水阀组处于完全开启状态，凝结水泵出口压力随机组负荷变化。当机组负荷下降到某一区域时，为维持凝结水泵出口压力大于凝结水杂用户的最低安全需求，除氧器进水阀组势必要参与流量控制。除氧器进水阀组由完全开启状态进入节流状态的负荷转折点，称为“平衡点”。当机组负荷在“平衡点”以下时，凝结水泵出口压力维持某一定值，通过调整除氧器进水阀组来满足机组所需凝结水流量；当机组负荷在“平衡点”负荷以上时，除氧器进水阀组处于全开位置，通过提高凝结水泵的转速来满足机组对凝结水流量需求。

3.2 优化过程

本文按照流体机械相似定律和“平衡点”概念的释义，通过现场试验调整，克服影响凝结水泵低频运行的因素，从而促使除氧器进水阀组全开，减少节流损失，降低凝结水泵功耗。

试验过程中，切除AGC，投入协调方式，调整锅炉燃烧，维持机组负荷稳定；投入凝结水泵变频器压力自动，投入除氧器水位自动；除氧器进水副阀开度由运行人员手动控制，除氧器进水主阀开度通过设置压力偏置逐步降低凝结水母管压力来调整。本文针对表2中6个工况的调整结果如表3所示。

表3 凝结水系统试验优化后数据

通过查阅该机组相关资料，鉴于低压缸轴封减温水压力的限制，确定该机组凝结水泵出口压力最低值为1.25 MPa。从表3 可以看出，通过试验调整，在60%～100%负荷区间，除氧器进水主、副阀均为全开状态，基本上消除除氧器进水阀组的节流损失。

4 优化结果

4.1 经济性优势

将表2 与表3 的数据进行对比得出表4 的数据。从表4中可以发现，凝结水泵电流在试验优化前后有明显的变化，电流下降最大幅度为27.7 A，6个试验工况平均下降电流为16.74 A。

表4 凝结水系统试验优化前后数据对比表

假设该电厂年发电6 000 h，每度电上网价格为0.40元，以凝结水泵在6个负荷工况下的平均下降值来计算，凝结水泵每年可节约电费35.49万元，计算公式如下：

同时从表4也可以看出，凝结水母管压力的下降与凝结水泵电流下降的趋势一致，母管压力下降最大幅度为0.41 MPa，6个试验工况平均下降压力为0.31 MPa。凝结水母管压力的下降也反映了除氧器进水阀组节流损失的减少，有益于除氧器进水阀组和管道的使用寿命，提高了凝结水系统的运行安全性。

4.2 凝结水系统控制改进方案

4.2.1 热工控制逻辑

凝结水系统自动控制方案的优化：进水主阀跟踪除氧器水位，变频跟踪凝结水母管压力，凝结水母管压力设定值依据现场试验结果来整定。

1）水位自动控制：维持现有除氧器进水主阀水位自动控制。

2）凝结水母管压力自动控制：维持现有变频器母管压力自动控制，根据试验数据，给出凝结水母管压力与除氧器内部压力变化的插值函数（见表5），可促使除氧器进水主阀基本全开（进水副阀需手动全开）；随负荷下降，凝结水母管压力逐渐下降，系统所需最低凝结水母管压力确定为1.25 MPa（机组启停工况除外）。

表5 凝结水母管压力与除氧器内部压力

3）联锁保护：由于调峰过程中进水主、副阀基本全开，为避免凝结水泵或变频器故障跳闸联启工频备用凝结水泵时除氧器水位失稳，DCS 逻辑组态增加“变频凝泵联启工频凝泵时，进水副阀发出全关指令，进水主阀快速关闭至40%开度”。

4）凝结水母管压力低联启备用凝泵整定值修改为1.10 MPa。

4.2.2 凝结水母管压力与除氧器内部压力关系

受机组背压影响，机组负荷与凝结水流量的对应关系会发生变化，本文认为相比跟踪发电机功率，凝结水母管压力跟踪除氧器内部压力显得更为合理，凝结水母管压力与除氧器内部压力关系如图1所示。

5 结束语

凝结水系统是电厂重要的系统之一，对凝结水系统进行优化有助于提高机组的热经济性。本文通过现场试验调整对凝结水系统普遍存在的凝结水泵功耗大、除氧器进水阀组节流损失大等问题进行了研究和优化，一方面有效地提高了凝结水系统运行经济性，另一方面也巩固了凝结水系统运行安全性，对同类型机组经济性优化工作有一定的借鉴意义。

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