600MW机组凝结水泵节能改造技术应用研究

第PAGE\*MERGEFORMAT1页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT1页600MW机组凝结水泵节能改造技术应用研究【摘要】某电厂600MW机组凝结水泵设计压头偏高造成调节阀节流损失偏大，凝结水泵偏离经济区域运行。本文在现场测试实时运行数据的基础上，对凝结水泵的进行了叶轮抽取、变频改造技术研究，对比改造前、后各个典型工况电机电流，发现凝结水泵电机电流大幅度下降，节能效益明显，同时消除了调节阀深度调节带来的振动和刺耳的噪声。【关键词】600MW；凝结水泵；抽取叶轮；变频改造引言凝结水泵是汽轮机的主要辅助设备之一，合理选取凝结水泵性能参数，对机组经济运行有重要意义。由于设计规程及厂家过分强调安全性，造成凝结水泵的设计容量偏大[1]。在实际运行中，凝结水泵的运行效率低，电能浪费严重，现场噪音大等问，本文根据某厂600MW机组的实际运行情况进行测试分析数据，合理选择凝结水泵性能参数，对凝结水泵进行了综合节能改造。1设备及系统运行概况某电厂600MW机组为上海汽轮机厂制造的超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、凝汽式汽轮机，型号为N600/24.2/566/566。该机组配置两台2×100%容量的凝结水泵，正常运行时一用一备。凝结水泵设计为定压节流调节运行方式，除氧器水位通过70%容量主调整门和30%容量副调整门共同调节。机组运行期间，在各负荷工况除氧器水位调整门总开度均在51%以下，节流损失50%以上，凝结水泵效率低于设计值10%以上。机组低负荷时除氧器水位调节阀开度更小，300MW负荷工况下只有20%不到，调整门节流损失达到65.6%，存在较大节流损失，凝结水泵效率只有59%，电机电流达到161A。除氧器流量调整阀门由于长期处于小开度，阀门汽蚀冲刷严重，管道振动也较大，也影响机组安全运行。凝结水泵扬程选型偏大，凝结水调节阀始终处在节流状态，造成凝结水泵不在经济工况运行点工作，电耗大，低负荷工况更为严重。2综合节能改造研究为了解决凝结水泵扬程过大和低负荷调整门节流损失较大问题，通过两种节能改造方式相结合的改造。首先根据凝结水泵实际需要扬程对凝结水泵进行抽叶轮改造，然后对抽掉叶轮的凝结水泵进行变频改造。2.1抽叶轮改造2.1.1凝结水压力裕量分析为了避免凝结水泵扬程余量过大问题，采用实际运行凝结水系统参数进行选型，在凝结水泵出口处、凝结水管道轴加前、除氧器流量调整门后、除氧器上水口处安装压力测点，然后分别在不同工况下读取实际压力。2.1.2凝结水泵抽叶轮改造方案研究该机组凝结水泵为5级叶轮，抽取一级叶轮后出口压力降低1/5，即4.05/5=0.81MPa。经核算，同样得出去除一级叶轮后凝结水泵出口压力可以满足凝结水系统设计压力值。为了尽量减少对凝结水泵的效率及轴系平衡产生影响，并考虑导流壳之间的连接问题和叶轮抽取后空间等问题，抽取次末级叶轮及导流壳，且末级叶轮及导流壳下调至次末级位置，采用带有导瓦的短节弥补短缺的空间[4]。经计算，由于抽取次末级叶轮，凝结水泵出口压力下降0.81MPa，流量不变，凝结水泵效率下降小于1%，则凝结水泵轴功率下降367kW。2.2开关变频一拖二改造方案变频调节是凝结水泵出口门全开条件下，即管路特性曲线不变的条件下，通过改变电源频率改变凝结水泵转数，相应改变凝结水泵特性曲线，从而改变凝结水泵的工作点。变频调速的主要优点是大大的减少附加的节流损失，经济性很高。图1开关切换的一拖二方案开关切换的一拖二方案如图2所示，应用一台变频器既能实现单台泵的工变频切换，又能实现两台泵间的变频切换，任何时候都能实现变频调节运行。2.3变频器容量的选择结合凝结水泵的运行参数，600MW工况抽取叶轮前实际功率为2177kW，变频器容量按照凝结水泵叶轮抽取后功率来选择，叶轮抽取后凝结水泵轴功率下降到1810kW，并考虑机组可能的最大负荷以及其他因素，取安全系数1.3[5]，变频器容量选择为2350kW。同比未抽取叶轮前变频器容量下降477kW，变频器单价按800元/kW计算，节省变频器一次性投资38.2万元。3改造后效果及经济性分析叶轮取消一级并变频改造后，消除了起动时大电流对电动机、传动系统和主机的冲击，克服了调节阀调节品质劣化引发凝结水系统管道振动的问题，改善凝结水泵现场噪音过大问题。改造后在相同负荷工况时分别测试不投变频和投入变频电机电流，与未改造凝结水泵电机电流相比，见表4所示，计算改造前后凝结水泵的功率损耗，从而比较变频器在不同工况下的节能效果，电机电压6kV，改造前功率因数为0.87，改造后为0.95，改造前后节能效果如表2所示。由表4可知，仅抽取一级叶轮后，各个工况电机电流均下降40～50A。而抽取叶轮再开启变频运行后，电流下降明显，特别是在低负荷工况下，节能更为明显。在600MW负荷工况下，改造后的电流为改造前的55.6%。在300MW负荷工况下，改造后的电流为改造前的32%、。综合考虑，根据机组年均负荷500MW工况计算，抽取叶轮再变频后，可降低功率1120kW，年运行时间5500h，年节约616万kWh，电价按0.41元/kWh计算，年节约252.6万元。抽取叶轮改造费用大约10万元，变频改造费用188万元，共198万元，可在0.78年收回投资。4结束凝结水泵节能综合改造后，凝结水泵电机电流大幅度下降，特别是在低负荷更为明显，节约了大量的厂用电，同时也消除了调节阀深度调节汽蚀冲刷带来的阀芯损坏和刺耳声，投资费用少，回收快，对同类型机组有重大借鉴意义。参考文献[1]尹黔昊，苏怀胜.600MW机组凝结水泵节能优化改造[J].吉林电力，2008.12（36）6[2]徐传海，徐世华.300MW机组变频调速凝结水泵应用探讨[J].中国电力，2004.7Vol37No.7[3]李建波，陈东.2×330MW机组凝结水泵变频改造[J].热力发电，2009，Vol38No.8[4]高建民，郭岩，梁双印，马志勇.600MW机组凝结水泵运行状况及节能改造分析[J].电力科学与工程，2010，5Vol26No.5[5]靖长财.国华公司600MW汽轮机凝结水泵经济运行方式分析[J].电站辅机，2009，3Vol108No.1