引言

華電國際鄒縣發(fā)電廠對7#、8#機A、C凝泵變頻改造后,節(jié)能效果明顯提升,但隨著機組的長期運行,也暴露出一些問題,部分機組參數大幅波動。除氧器水位波動,可能導致汽輪機進水,甚至機組跳閘:凝結水流量波動,引起低加水位調整困難,機組負荷瞬時變化:變頻器指令波動,可能造成凝泵瞬時失速,增大了變頻器故障的可能性:凝結水系統的參數波動使機組調整特性變差,機組整體的節(jié)能效果變差,增加了人工成本,同時機組的安全性大幅降低。

1 1000MW機組凝結水系統存在的問題和原因分析

1.1存在的問題

對1000MW凝結水系統進行了全流程分析,診斷出存在的問題主要有以下幾個方面:

(1）1000MW凝結水系統節(jié)能潛力未完全發(fā)揮,除氧器上水調閥節(jié)流損失大。

機組高負荷時段(負荷大于550MW）,除氧器上水調閥的開度被鎖定在80%,因調閥未能全開存在一定的節(jié)流損耗。伴隨機組負荷和凝結水流量的升高,調閥前后壓差也相應增大,由上水調閥節(jié)流造成的損失也相應增大。

(2）低負荷時凝結水泵變頻器頻繁解除自動控制。

機組正常運行中,當負荷降至550MW以下時,A、C凝泵變頻指令已經降至指令的下限(即指令為60%）,凝泵轉速也對應下降至最低設定轉速875r/min。由于凝結水母管壓力降低,凝結水泵出口壓力會接近該負荷下變頻自動解除的定值(除氧器壓力0.6MPa）,從而造成凝泵變頻主控自動頻繁切除。

(3）低負荷時凝結水系統調節(jié)特性差,除氧器水位波動大。

當機組負荷在500MW左右時,因邏輯設計及閥門特性等原因導致水位調節(jié)特性差,除氧器水位波動大。低負荷期間甚至會出現除氧器水位和除氧器上水調閥開度調節(jié)都呈擴散趨勢,機組參數大幅波動,必須通過人工進行干預調節(jié),不但增加了人員的勞動量,同時大大降低了系統的可靠性。

1.2原因分析

通過現狀診斷,課題攻關小組通過多種方法對各環(huán)節(jié)存在的問題進行了分析,總結出了造成這些問題的原因,主要包括以下幾個方面:

(1）運用邏輯框圖分析法,對節(jié)流損失大的原因進行分析,發(fā)現除氧器上水調閥無法全開的原因為存在以下邏輯問題:1）當除氧器上水調閥開度指令<80%時,由上水調閥調節(jié)水位,并閉鎖凝泵變頻主控輸出。2）當除氧器上水調閥開度指令>80%,且A或C凝泵速度設定值>60.2%時,由變頻主控調

節(jié)水位,并閉鎖上水調閥的指令輸出。3）A或C凝泵變頻在手動方式下,變頻器出力大,上水調閥無法全開。

(2）運用關聯圖分析法,對凝泵變頻頻繁解除自動的問題進行了分析,發(fā)現熱工聯鎖和邏輯設計不合理造成了低負荷時凝結水泵變頻器頻繁解除自動控制。

熱工聯鎖設計不合理。原聯鎖定值為:1）凝結水精處理入口壓力低于除氧器壓力0.5MPa,聯啟備用凝泵。2）凝結水精處理入口壓力低于除氧器壓力0.6MPa,凝泵變頻解除自動控制。由于聯鎖定值設定不合理,當凝結水精處理與除氧器壓力仍然有較大壓差時,在變頻自動的低負荷段,如果機組負荷增加較快,除氧器上水調閥迅速開大,凝結水凝結水精處理入口壓力極易低于除氧器壓力0.6MPa,導致自動控制解除,甚至會因為凝結水精處理入口壓力低于除氧器壓力0.5MPa聯啟備用凝泵,嚴重威脅機組安全。如果機組單元發(fā)生RB時,因凝結水變頻快速降低造成凝結水精處理入口壓力低于除氧器壓力0.5MPa而聯啟備用凝泵,除氧器水位會發(fā)生大幅波動,運行人員需手動停運聯啟的凝結水泵并手動調整水位。

邏輯設計不合理。凝結水泵轉速指令和轉速反饋偏差如果大于20%,將會解除自動控制。當機組負荷接近500MW運行時,由于凝結水泵變頻器電氣設置值為60%,當轉速指令降低至60%時不會再降低,所以會因為轉速指令和轉速反饋偏差大直接解除自動控制。

21000MW機組凝結水系統優(yōu)化分案

對凝結水系統進行方案優(yōu)化,實施以下具體方案:

(1）為進一步挖掘凝結水系統的節(jié)能潛力,減少除氧器上水調閥節(jié)流損失,將除氧器上水調門開度上限由原來的80%修改為90%。#8機除氧器上水調閥正常運行時仍然稍有節(jié)流,為進一步挖掘凝結水系統的節(jié)能潛力,將除氧器上水調門開度上限由原來的80%修改為90%。

(2）為優(yōu)化#8機除氧器水位調節(jié)特性,將A、C凝結水泵變頻器最低頻率由30Hz修改為25Hz,擴大了凝結水泵變頻調節(jié)范圍。通過不斷的試驗修正,降低了變頻器最低轉速的設置,將A、C凝結水泵變頻器最低頻率由30Hz修改為25Hz(對應指令50%,轉速727r/min）,最大限度利用變頻器的節(jié)能潛力。對于凝結水泵低頻運行時可能會造成的振動增加、軸承溫度升高等問題,經凝結水泵25Hz帶負荷試轉1h后,采集參數如下:電機負荷側振動值:O18μm,東西30μm,南北29μm(標準≤85μm）:電機非負荷側軸承振動值:O21μm,東西25μm,南北19μm:泵體振動值:O16μm,東西19μm,南北25μm(標準≤85μm）:推力軸承溫度45℃,溫升值:17K:電機負荷側軸承溫度35℃,溫升值:7K:非負荷側軸承溫度46℃,溫升值:17K。設備振動及各部溫度都正常,設備運行狀況滿足運行要求。

(3）對凝結水系統聯鎖定值、凝結水泵自動轉速控制指令下限值進行重新設置,避免自動調節(jié)頻繁解除。對凝結水系統聯鎖定值進行重新設置,避免過高的設定值造成凝泵變頻出力受限。根據除氧器相對凝結水母管高度差35m,相應靜壓差0.4MPa左右的實際情況,發(fā)現在原設計中,變頻解除定值和凝泵聯啟定值設置都偏高。對#8機組除氧器自動調節(jié)回路進行如下修改:1）將凝泵變頻自動解除條件中,凝泵出口壓力低于除氧器壓力0.6MPa這一條件,修改為凝泵出口壓力低于除氧器壓力0.5MPa。2）將凝泵聯泵條件中,凝泵出口壓力低于除氧器壓力0.5MPa這一條件,修改為除氧器壓力0.45MPa。

3優(yōu)化效果分析

3.1經濟效益

改造方案實施后,正常負荷范圍內除氧器上水調閥開度由80%及以下提高到了90%以上,同時增加了變頻器的調節(jié)范圍,減少了調閥的節(jié)流損失,明顯降低了機組的廠用電率。

在機組500MW負荷運行時,每臺機每小時節(jié)電77.5kwh:機組負荷1000MW時,每臺機每小時節(jié)電82.5kwh。綜合來看,機組正常運行每臺機每小時節(jié)電能夠達到80kwh以上。據此測算兩臺機全年共節(jié)約廠用電:80×2×24x365=1401600kwh,節(jié)約成本約56萬元。

3.2其他效益

在正常負荷范圍內,可以保證凝泵變頻和除氧器上水調閥能夠自動正常投入。在自動控制投入后,上水調閥和凝泵變頻通過自動協調來控制除氧器的水位穩(wěn)定,不但降低了工作人員的工作強度,系統的可靠性也大大增強。

4結語

本文通過對1000MW凝結水系統存在的問題進行了深入剖析,最終對除氧器、凝泵變頻器等方面的參數設置、控制邏輯進行了完善。通過實踐和效果對比,優(yōu)化后的凝結水系統解決了凝泵變頻運行方式下存在的運行穩(wěn)定性等問題,在節(jié)能效益上也獲得了大幅提升。