引言

華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠對(duì)7#、8#機(jī)A、C凝泵變頻改造后,節(jié)能效果明顯提升,但隨著機(jī)組的長(zhǎng)期運(yùn)行,也暴露出一些問題,部分機(jī)組參數(shù)大幅波動(dòng)。除氧器水位波動(dòng),可能導(dǎo)致汽輪機(jī)進(jìn)水,甚至機(jī)組跳閘:凝結(jié)水流量波動(dòng),引起低加水位調(diào)整困難,機(jī)組負(fù)荷瞬時(shí)變化:變頻器指令波動(dòng),可能造成凝泵瞬時(shí)失速,增大了變頻器故障的可能性:凝結(jié)水系統(tǒng)的參數(shù)波動(dòng)使機(jī)組調(diào)整特性變差,機(jī)組整體的節(jié)能效果變差,增加了人工成本,同時(shí)機(jī)組的安全性大幅降低。

11000MW機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)存在的問題和原因分析

1.1存在的問題

對(duì)1000MW凝結(jié)水系統(tǒng)進(jìn)行了全流程分析,診斷出存在的問題主要有以下幾個(gè)方面:

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

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

（2）低負(fù)荷時(shí)凝結(jié)水泵變頻器頻繁解除自動(dòng)控制。

機(jī)組正常運(yùn)行中,當(dāng)負(fù)荷降至550MW以下時(shí),A、C凝泵變頻指令已經(jīng)降至指令的下限（即指令為60%）,凝泵轉(zhuǎn)速也對(duì)應(yīng)下降至最低設(shè)定轉(zhuǎn)速875r/min。由于凝結(jié)水母管壓力降低,凝結(jié)水泵出口壓力會(huì)接近該負(fù)荷下變頻自動(dòng)解除的定值（除氧器壓力0.6MPa）,從而造成凝泵變頻主控自動(dòng)頻繁切除。

（3）低負(fù)荷時(shí)凝結(jié)水系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性差,除氧器水位波動(dòng)大。

當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在500MW左右時(shí),因邏輯設(shè)計(jì)及閥門特性等原因?qū)е滤徽{(diào)節(jié)特性差,除氧器水位波動(dòng)大。低負(fù)荷期間甚至?xí)霈F(xiàn)除氧器水位和除氧器上水調(diào)閥開度調(diào)節(jié)都呈擴(kuò)散趨勢(shì),機(jī)組參數(shù)大幅波動(dòng),必須通過人工進(jìn)行干預(yù)調(diào)節(jié),不但增加了人員的勞動(dòng)量,同時(shí)大大降低了系統(tǒng)的可靠性。

1.2原因分析

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

（1）運(yùn)用邏輯框圖分析法,對(duì)節(jié)流損失大的原因進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)除氧器上水調(diào)閥無法全開的原因?yàn)榇嬖谝韵逻壿媶栴}:1）當(dāng)除氧器上水調(diào)閥開度指令<80%時(shí),由上水調(diào)閥調(diào)節(jié)水位,并閉鎖凝泵變頻主控輸出。2）當(dāng)除氧器上水調(diào)閥開度指令>80%,且A或C凝泵速度設(shè)定值>60.2%時(shí),由變頻主控調(diào)節(jié)水位,并閉鎖上水調(diào)閥的指令輸出。3）A或C凝泵變頻在手動(dòng)方式下,變頻器出力大,上水調(diào)閥無法全開。

（2）運(yùn)用關(guān)聯(lián)圖分析法,對(duì)凝泵變頻頻繁解除自動(dòng)的問題進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)熱工聯(lián)鎖和邏輯設(shè)計(jì)不合理造成了低負(fù)荷時(shí)凝結(jié)水泵變頻器頻繁解除自動(dòng)控制。

熱工聯(lián)鎖設(shè)計(jì)不合理。原聯(lián)鎖定值為:1）凝結(jié)水精處理入口壓力低于除氧器壓力0.5MPa,聯(lián)啟備用凝泵。2）凝結(jié)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(dòng)控制。由于聯(lián)鎖定值設(shè)定不合理,當(dāng)凝結(jié)水精處理與除氧器壓力仍然有較大壓差時(shí),在變頻自動(dòng)的低負(fù)荷段,如果機(jī)組負(fù)荷增加較快,除氧器上水調(diào)閥迅速開大,凝結(jié)水凝結(jié)水精處理入口壓力極易低于除氧器壓力0.6MPa,導(dǎo)致自動(dòng)控制解除,甚至?xí)驗(yàn)槟Y(jié)水精處理入口壓力低于除氧器壓力0.5MPa聯(lián)啟備用凝泵,嚴(yán)重威脅機(jī)組安全。如果機(jī)組單元發(fā)生RB時(shí),因凝結(jié)水變頻快速降低造成凝結(jié)水精處理入口壓力低于除氧器壓力0.5MPa而聯(lián)啟備用凝泵,除氧器水位會(huì)發(fā)生大幅波動(dòng),運(yùn)行人員需手動(dòng)停運(yùn)聯(lián)啟的凝結(jié)水泵并手動(dòng)調(diào)整水位。

邏輯設(shè)計(jì)不合理。凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速指令和轉(zhuǎn)速反饋偏差如果大于20%,將會(huì)解除自動(dòng)控制。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷接近500MW運(yùn)行時(shí),由于凝結(jié)水泵變頻器電氣設(shè)置值為60%,當(dāng)轉(zhuǎn)速指令降低至60%時(shí)不會(huì)再降低,所以會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)速指令和轉(zhuǎn)速反饋偏差大直接解除自動(dòng)控制。

21000MW機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)優(yōu)化分案

對(duì)凝結(jié)水系統(tǒng)進(jìn)行方案優(yōu)化,實(shí)施以下具體方案:

（1）為進(jìn)一步挖掘凝結(jié)水系統(tǒng)的節(jié)能潛力,減少除氧器上水調(diào)閥節(jié)流損失,將除氧器上水調(diào)門開度上限由原來的80%修改為90%。#8機(jī)除氧器上水調(diào)閥正常運(yùn)行時(shí)仍然稍有節(jié)流,為進(jìn)一步挖掘凝結(jié)水系統(tǒng)的節(jié)能潛力,將除氧器上水調(diào)門開度上限由原來的80%修改為90%。

（2）為優(yōu)化#8機(jī)除氧器水位調(diào)節(jié)特性,將A、C凝結(jié)水泵變頻器最低頻率由30Hz修改為25Hz,擴(kuò)大了凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)范圍。通過不斷的試驗(yàn)修正,降低了變頻器最低轉(zhuǎn)速的設(shè)置,將A、C凝結(jié)水泵變頻器最低頻率由30Hz修改為25Hz（對(duì)應(yīng)指令50%,轉(zhuǎn)速727r/min）,最大限度利用變頻器的節(jié)能潛力。對(duì)于凝結(jié)水泵低頻運(yùn)行時(shí)可能會(huì)造成的振動(dòng)增加、軸承溫度升高等問題,經(jīng)凝結(jié)水泵25Hz帶負(fù)荷試轉(zhuǎn)1h后,采集參數(shù)如下:電機(jī)負(fù)荷側(cè)振動(dòng)值:o18um,東西30um,南北29um（標(biāo)準(zhǔn)≤85um）:電機(jī)非負(fù)荷側(cè)軸承振動(dòng)值:o21um,東西25um,南北19um:泵體振動(dòng)值:o16um,東西19um,南北25um（標(biāo)準(zhǔn)≤85um）:推力軸承溫度45℃,溫升值:17K:電機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承溫度35℃,溫升值:7K:非負(fù)荷側(cè)軸承溫度46℃,溫升值:17K。設(shè)備振動(dòng)及各部溫度都正常,設(shè)備運(yùn)行狀況滿足運(yùn)行要求。

(3）對(duì)凝結(jié)水系統(tǒng)聯(lián)鎖定值、凝結(jié)水泵自動(dòng)轉(zhuǎn)速控制指令下限值進(jìn)行重新設(shè)置,避免自動(dòng)調(diào)節(jié)頻繁解除。對(duì)凝結(jié)水系統(tǒng)聯(lián)鎖定值進(jìn)行重新設(shè)置,避免過高的設(shè)定值造成凝泵變頻出力受限。根據(jù)除氧器相對(duì)凝結(jié)水母管高度差35m,相應(yīng)靜壓差0.4MPa左右的實(shí)際情況,發(fā)現(xiàn)在原設(shè)計(jì)中,變頻解除定值和凝泵聯(lián)啟定值設(shè)置都偏高。對(duì)#8機(jī)組除氧器自動(dòng)調(diào)節(jié)回路進(jìn)行如下修改:1）將凝泵變頻自動(dòng)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(lián)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(jīng)濟(jì)效益

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

在機(jī)組500MW負(fù)荷運(yùn)行時(shí),每臺(tái)機(jī)每小時(shí)節(jié)電77.5kwh:機(jī)組負(fù)荷1000MW時(shí),每臺(tái)機(jī)每小時(shí)節(jié)電82.5kwh。綜合來看,機(jī)組正常運(yùn)行每臺(tái)機(jī)每小時(shí)節(jié)電能夠達(dá)到80kwh以上。據(jù)此測(cè)算兩臺(tái)機(jī)全年共節(jié)約廠用電:80×2×24×365=1401600kwh,節(jié)約成本約56萬元。

3.2其他效益

在正常負(fù)荷范圍內(nèi),可以保證凝泵變頻和除氧器上水調(diào)閥能夠自動(dòng)正常投入。在自動(dòng)控制投入后,上水調(diào)閥和凝泵變頻通過自動(dòng)協(xié)調(diào)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(qiáng)度,系統(tǒng)的可靠性也大大增強(qiáng)。

4結(jié)語(yǔ)

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