火电机组凝结水泵深度变频与策略优化

火电机组凝结水泵深度变频与策略优化

郑磊

华电江苏能源有限公司句容发电分公司    江苏省镇江市   212411

摘要：凝结水泵作为火电机组中的关键辅机之一，其运行效率直接影响到整个机组的能耗和经济效益。本文提出基于火电机组运行工况的凝结水泵变频策略优化方法，通过实时监测机组的运行参数，动态调整凝结水泵的转速，使其始终运行在最优工况下。采用深度变频与策略优化后的凝结水泵，其能耗显著降低，运行效率得到显著提升。

关键词：火电机组；凝结水泵；深度变频；策略优化

引言：随着能源需求的不断增长和环境保护要求的日益严格，火电机组作为重要的能源供应方式，其运行效率和环保性能受到广泛关注。深度变频技术逐渐应用于火电机组凝结水泵的运行控制中。通过调整水泵的转速，实现对流量的精确控制，从而达到降低能耗、提高效率的目的。为了进一步提高运行效率和经济性，需要结合火电机组的实际运行工况，对凝结水泵的变频策略进行优化。

1 火电机组运行现状

1.1技术发展与环保措施

我国火电机组的发展重点已经转向超超临界、高效、低排放的超低排放机组。同时，燃气联合循环、燃气轮机等清洁高效技术的推广应用也在加快。火力发电行业对环境保护问题给予了高度重视，采取了多项措施减少污染排放。引进高效燃煤技术、应用烟气脱硝设备、推广废热回收装置等，有效地降低了污染物排放量。

1.2运行效率与盈利能力

通过引进先进的燃煤技术和设备，火力发电厂的燃煤利用效率得到了显著提高。随着集控运行技术的广泛应用，电厂运行的安全性和稳定性也得到了提升。在高电价+容量电价机制补偿的双重利好下，2024年火电机组盈利能力可期。煤电容量电价政策的实施也有助于提高火电机组的盈利水平。

2凝结水泵深度变频技术基础

2.1技术原理

凝结水泵深度变频技术主要依赖于变频器来实现对凝结水泵转速的精确控制。变频器是一种用于调节电源频率和电压的电气设备。通过改变电源的频率来改变电动机的供电频率，进而调整电动机的转速。凝结水泵通常由电动机驱动，电动机的转速决定了水泵的流量和压力。凝结水泵变频器通常与整个系统的控制系统相连。控制系统根据实际需求发送信号给变频器，指示其调整输出频率。变频器接收到控制信号后，会根据设定的要求调整输出频率。频率的变化会直接影响电动机的转速，从而实现对凝结水泵流量和压力的精确控制。

2.2变频技术的节能效果分析

1　减少电动机启动时的电流冲击。传统电动机直接启动时，最大启动电流可达额定电流的7倍，而变频启动时基本无冲击电流，电流从零开始随转速上升而增加，最大不会超过额定电流。这消除了对电动机的冲击应力，延长了电动机的使用寿命，同时也降低了对传动系统和主机的冲击应力，减少了日常的维护保养费用。

2　降低电动机空载电流。变频装置的内滤波电容能改善功率因数，使电动机空载电流大大减小。电动机降低速度运行以及工作在高效率区，使电动机的温升和轴承温升下降明显，进一步延长了系统的使用寿命及系统大修周期，节省了检修费用。

3　节能效率显著提升。在火电厂中，凝结水泵变频技术的应用显著提高了节能效果。在660MW火电机组凝结水泵中，通过合理应用变频技术，相对于工频电功率有了显著的下降，节电率在26.65%~68.23%之间。这表明在同样的机组容量下，变频的即时功率要比工频小得多，具有很好的节能效果。

4　改善运行环境。凝结水泵改为变频调节泵后，降低了凝结水泵的转速，噪声会大幅度地降低。当转速降低35%时，噪声可减少40多dB。电动机的运行噪音也明显下降，大大改善了现场的噪音污染。

3凝结水泵深度变频的应用

3.1凝结水至给泵密封水运行原理

    句容发电分公司1号机组汽轮机是上海汽轮机有限公司制造，采用德国西门子技术的1000MW超超临界汽轮发电机，为一次中间再热、单轴、四缸四排汽的凝汽式机组，于2013年8月投产运行，给泵密封系统直接从凝结水母管取水，通过给泵密封水滤网后，通过两台给泵驱动端和自由端给泵密封水调门进入给水泵组，实现密封作用。目前机组运行时，随着负荷变化，凝泵通过变频装置调整转速及流量压力来适应负荷变化，理论上随着负荷变化，凝泵的出力和和负荷呈现线性变化以保证凝泵始终处于最佳经济工况点。其中原系统示意图如图1：

图1 凝结水至给泵密封水原系统示意图

随着机组负荷变化，给泵密封水压力要求也发生不同变化，但在机组650MW负荷到500MW负荷区间，为了满足给泵密封水压力需求，凝泵需保持在65%出力以上运行，不能随着负荷降低而进一步同步降低，导致凝泵在低负荷区间时经济性较差，不符合节能减排要求。由此可见，在摒除给水泵密封水压力的情况下，凝泵仍有较大深度变频空间。

3.2凝结水至给泵密封水改造成效

本次改造即围绕保持在低负荷工况下，通过管道增压泵，将给泵密封水供水母管压力维持在1.8MPa以上（考虑10%设计裕量）的目的。既在650MW负荷以下工况时，凝泵运行将不用顾忌给泵密封水需求，进一步降低变频器出力，由现在低负荷工况最低运行工况65%开度，降低至变频器开度45~50%，凝泵电机为6KV电机，降低15A电流，从而达到节能减排的效果。  

为了达到凝泵深度变频更优效果。计划在原有汽泵密封水系统进行改造，当凝泵出口压力不能满足汽泵密封水的供水压力要求时，通过增压系统保证密封水的供水压力及流量。每台机组设置两台汽泵密封水增压泵，并列设置，一用一备。密封水压力不足时联启增压泵，当增压泵启动后密封水压力超过要求时，增压泵自动停运。改造之后的凝结水至给泵密封水加装增压水系统如图2：

        图2 凝结水至给泵密封水加装增压泵系统示意图

结束语

对凝结水泵变频控制策略的优化不仅能够显著提升火电机组的运行效率，降低能耗，还能增强系统的稳定性和可靠性。详细分析了火电机组运行现状存在的问题，并基于这些分析提出了针对性的优化措施。这些措施包括控制策略的优化、逻辑功能的改进、设备选择与改造以及系统测试与优化等多个方面。凝结水泵深度变频与策略优化是一个复杂且持续的过程。随着技术的进步和火电机组运行工况的变化，需要不断地调整和优化控制策略，以适应新的需求和挑战。通过引入更多的先进技术和方法，有望实现更高的节能效果和运行效率，为火电行业的可持续发展做出更大的贡献。

参考文献

[1]叶亚坤,杨振鹏,杨凯旋.基于给水泵密封水管道增压泵的凝结水泵深度调频运行优化[J].今日制造与升级,2023,(12):123-125.

[2]吴恒刚,柳芳.火电机组凝结水泵深度变频与策略优化[J].汽轮机技术,2023,65(06):451-454+413.

[3]胡海江.火电厂中凝结水泵变频技术的节能应用分析[J].中国高新科技,2022,(21):44-46.