凝结水泵变频运行方式的优化

1、概述

华润电力登封有限公司2×630MW机组汽轮机为东方汽轮机厂引进技术生产的超临界机组，每台机组配备两台100%容量的立式多级离心水泵，额定流量为1690t/h ，A泵为变频调节，B泵为工频泵。A凝结水泵为主运行泵，除氧器水位调节阀全开，水位由变频调速控制，减少了调阀节流引起的凝结水压力能损失，降低了凝结水泵电耗，节能效果明显。但由于机组经常参与调峰运行，在低负荷时，凝泵变频频率仍有下调的空间。根据实际运行情况，在A 凝结水泵变频运行时，我们在保证系统安全的情况下，开启除氧器水位调节阀旁路电动门，进一步降低管道阻力，以更好地达到节能降耗的目的。

为适应运行方式变化后的凝结水系统运行要求，需要对原来的除氧器水位调节系统和凝结水泵控制逻辑进行优化，实现变频泵与工频备用泵之间的联锁，及除氧器水位调节系统的正常投入，确保凝结水系统的安全可靠运行。

2、除氧器水位调节阀的优化

【技术干货】凝结水泵变频运行方式的优化

上图为我公司凝结水系统图，凝汽器里的凝结水通过凝结水泵升压后，经过精处理装置、轴封加热器、再依次通过低压加热器后送到除氧器。

凝结水泵工频运行时，除氧器水位调节阀旁路电动门关闭，通过除氧器水位单冲量调节，自动控制除氧器水位调节阀开度，调整除氧器水位。凝结水再循环调阀投自动

凝结水泵变频运行时，除氧器水位调节阀全开，除氧器水位调节阀旁路电动门开启，通过除氧器水位单冲量调节，自动改变凝结水泵转速控制凝结水流量，调整除氧器水位。凝结水再循环调阀投自动。

低负荷300MW时，变频凝结水泵与工频凝结水泵出力存在较大差距，凝结水流量相差800t/h。在变频运行凝结水泵跳闸时，联锁关闭除氧器水位调节阀旁路电动门，超弛关除氧器水位调节阀至凝泵跳闸前给水流量对应的开度，控制凝结水流量，减小除氧器水位波动。原逻辑定值偏大，通过试验得出除氧器水位由调阀控制时，调阀开度与给水流量的对应关系，并优化。

3、除氧器水位调节阀旁路电动门的优化

除氧器水位调节阀旁路电动门为直径426mm电动闸阀，全行程关闭时间为120S。由于低负荷300MW时，变频凝结水泵与工频凝结水泵出力存在较大差距，凝结水流量相差800t/h。当备用工频凝结水泵联动时，在除氧器水位调节阀旁路电动门完全关闭期间，将给除氧器多上水25吨左右，对于有效水容积为240吨的除氧器，会造成除氧器水位大幅上涨，不利于系统安全稳定运行。

在机组满负荷稳定运行，除氧器水位调节阀旁路电动门全开时，就地手动门缓慢关闭电动门，观察凝结水流量与凝结水泵电流。在电动门关闭至60%开度时，凝结水流量与凝结水泵电流无变化，以此开度重新定位电动门全开行程。重新定位后的除氧器水位调节阀旁路电动门关闭时间为70S，减小电动门关闭时间，从而降低了系统风险。

机组稳定运行时，除氧器水位调节阀旁路电动门将长期保持开启，为保证电动门能安全可靠关闭，对除氧器水位调节阀旁路电动门定期进行开关活动，并将此项工作添加到机组定期工作中。

4、凝结水泵变频调节与凝结水再循环调阀的优化

通过上述优化后，在负荷300MW时，发现凝结水泵流量在550t/h至750t/h间波动，造成凝结水泵电流，除氧器水位，低加水位，机组负荷随之波动，系统运行不稳定。

下图为机组负荷300MW时，凝结水泵电流与凝结

图中各曲线标示为：红色线为凝结水流量，蓝色线为变频凝结水泵转速，绿色线为机组负荷。

数据表明：机组负荷在300MW时，凝结水泵变频运行，凝结水流量周期波动。

分析机组低负荷300MW凝结水流量波动时的各项参数，发现凝泵变频调节指令动作正常，最低指令至20Hz，但变频器频率最低至25Hz不再下降，未能跟随指令降低，不能满足调节需要，且在凝结水泵转速降低凝结水流量降低时，凝结水再循环调阀自动开启。分析查找原因为，逻辑“凝结水水泵出口母管压力低，闭锁凝结水泵变频指令减”中的压力设定值为1.0MPa，定值偏高，致使凝泵变频降至25Hz时不在降低。凝结水再循环调阀当凝结水流量≤540t/h时自动开启，且为防止调阀冲刷，开启时指令直接开至10%，致使凝结水流量随再循环调阀的动作而波动。在满足凝结水泵汽蚀安全的前提下，降低凝结水泵出口母管压力定值。将“凝结水水泵出口母管压力低，闭锁凝结水泵变频指令减”中的压力设定值，由1.0MPa 修改为0.85MPa。将“变频凝结水泵运行时出口压力低，联启备用凝结水泵“中的压力设定值，由0.8MPa修改为0.7MPa。将凝结水再循环调阀自动开启逻辑修中凝结水流量由540t/h 修改为500t/h。

下图为逻辑优化后，凝结水泵电流与凝结水流量曲线。图中各曲线标示为：红色线为凝结水流量，蓝色线为变频凝结水泵转速，绿色线为机组负荷。

数据表明：机组负荷在300MW时，凝结水流量稳定，系统运行正常。

实际数据证明，凝结水泵变频运行方式优化后，各负荷段凝结水泵变频运行时的电流下降了

5A左右，凝结水泵单耗平均降低10%。在没增加投入的前提下节能效果显著。

2013年全年12个月，我公司2×630MW机组凝结水泵耗电率在华润控股同类型机组中连续排名第一。

5、结束语

凝结水泵变频运行时，全开除氧器水位调节阀旁路电动门，减少了管道阻力，降低了凝结水泵电耗。在保证设备安全的前提下，通过逻辑优化，使凝结水泵变频运行时的节能效果进一步提升。对同类型的其他机组有借鉴和推广的价值。