凝结水泵变频改造与应用

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【摘　要】我公司热电车间的发电汽轮机现有两台4n6x-2抽凝式凝结水泵，由于该车间投产比较早，自动化程度比较低，除氧器和热井水位仍要依靠运行人员手动调节，不仅增加了工人的劳动强度，而且严重影响了机组的安全经济运行，针对这一问题，提出了其中一台凝泵由工频泵改为变频泵，补水由“除氧器式”改为“凝汽器式”，不仅提高了自动化程度，而且提高了经济效益。 

【关键词】自动化；变频；安全；节能  １　研发的必要性及意义  我公司热电车间的发电汽轮机装有两台4n6x-2抽凝式凝结水泵，由于投产时间早，自动化程度较低。凝结水泵是汽水系统中一个重要组成部分，它在凝汽器和除氧器之间，负责把经过汽轮机做功后的蒸汽在凝汽器凝结成的水，经过一系列设备输送到除氧器。现在所有电厂的凝结水泵都采用工频泵，汽水系统中有关凝汽器和除氧器的水位调节分别由化学补水调节阀和凝结水泵出口调节阀调节。除氧器和热水井水位仍要依靠运行人员手动进行调整。  凝结水泵属中低压冷水泵，其吸入侧为真空状态。机组设计一台运行，一台备用。现有凝泵维护量大，盘根易漏空气，导致真空低停机，并且以运行6年，效率低，耗电大。  为确保汽水工艺系统安全稳定运行，设计只用一台变频器控制一台泵，而另一台凝结水泵继续进行工频运行，用来防止变频器故障时备用投入，变频调速系统的自动调节控制部分采用plc控制器。  ２　研发的主要内容  化学补充水由“除氧器式”改为“凝汽器式”的可行性计算，研究补充水的补入点及补充水量，若补水量过大，将无法将补充水中的含氧量降到要求值以下，造成凝结水含氧量超标，从而腐蚀凝结水管道；上述问题可采用合理的补水方式解决，我们采用雾化状态补水，扩大淋水面积，预计可得到较好的除氧效果，从凝汽器喉部补水，并使用喷嘴，强化补充水与排汽间的换热，使补充水易达到饱和，为气体从水滴中溢出扩散出来，创造了条件，同时，又防止出现补水沿着凝汽器内壁流动的现象。  ３　研究达到的目标及主要技术指标  １）总体设计目标  （１）将化学补充水由“除氧器式”改为“凝汽器式”，充分利用凝汽器的结构特性，最大限度地降低凝汽器的真空度。  （２）采用变频调速装置来控制凝结水泵(一工频一变频)，实现除氧器和热水井水位的自动控制，使热水井水位保持在低位运行状态，并使除氧器保持稳定水位运行，达到高效除氧的目的。  ２）主要技术指标  （１）保持凝汽器的真空是电厂节能的重要内容。  据估算，中小型机组真空每提高1%，机组功率可增加1%，煤耗下降1%，若一台6mw机组，以每年运行7000h计，每年可多发电42万kw.h，节约标煤210吨。  我们通过取证、分析，确定了水的补入状态应雾化从喉部补入，最好能形成一个“雾化带”。这样可以强化补充水与排汽间的换热，使补充水易达到饱和，为气体从水滴中流出扩散出来创造了条件。  （２）采用变频调速装置来控制凝结水泵的出水量，从而控制凝汽器热水井水位在低位运行是本项目的另一个重要内容。  工艺系统中的两台凝结水泵的工作方式是一运一备。正常时一般用变额器控制运行泵，为了保证控制对象在正常工作范围内，控制系统通过plc进行被调量闭环控制，即由变送器检测被调量，送入plc与设定值比较，进行pi调节运算，其输出控制变频器的频率，从而调节水泵转速，达到保证被调量在正常范围内变化。  当变频控制的工作泵发生故障跳闸，或出力不足等故障时，另一台泵会自动工频投入运行（与原自投方式一致）。将发生故障的泵处理好后，再按上述方式切换至变频运行。  ４　关键技术及创新点  １）关键技术  （１）正常运行时凝汽器的排汽压力与排汽温度的关系是饱和蒸汽的压力和温度的关系，也就是凝汽器的排汽压力是由相应的饱和蒸汽温度来决定的，而饱和蒸汽的温度与内、外界冷却介质的热交换程度有关。  根据等效焓降法，将化学补充水由“除氧器式”改为“凝汽器式”，是达到在凝汽器内能良好吸收排汽热量以改善汽轮机真空的最好方式之一。  （２）采用变频调速装置来控制凝结水泵的出水量，从而控制凝汽器热水井水位在低位运行是本项目的另一个关键技术。  ２）创新点  （１）利用冷凝器的真空除氧，用除盐水提高机组的真空，节约燃料。  （２）克服小机组母管制运行的特点，利用plc、变频调节实现热水井、除氧器水位自控，节约电能。  ５　实施该项目的可行性及可靠性分析  等效焓降法是近几年来发展起来的一门热工理论，电力部推广的重点节能措施，作为一种新的热力系统计算分析方法，在热力系统局部变化定量分析中简捷、方便、准确。是热力系统优化、节能改造的理论依据，对挖掘节能潜力，搞好节能技术改造有着重要意义。  根据此一理论，我们对我厂的运行现状进行了分析，依据分析的结果，认为在凝汽器中增设一套装置，把化学补充水打入凝汽器中，使排出的乏汽迅速冷却，从而提高真空和热电厂和回热经济性，同时降低给水的含氧量和排汽温度。  ６　经济效益分析及产业化方向  除盐水经冷凝器喷水减温口喷入冷凝器，经计算排气温度降可降3－5度，机组热效率提高约1％，额定公况下锅炉煤泥耗量为16930kg/h,年运行小时数按7000小时计算，两台机组年节约煤泥量为1185吨，约20万元。  我公司现有两台凝结水泵，电机功率30ｋｗ，电流56.9a，流量80m3，水量调节靠给水再循环门控制，凝结水泵实际流量仅70℅，变频后每台泵节约9ｋｗ/h，两台机组年节约电量12.9万度，约6.5万元。  采用该项目提高了除氧的连续性，由一级除氧改为两级除氧，确保给水系统、锅炉本体特别是省煤器不受氧腐，延长了设备安全使用寿命。  ［责任编辑：王迎迎］