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(shù)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(jié)水流量波動,引起低加水位調(diào)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(jié)水系統(tǒng)的參數(shù)波動使機組調(diào)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。

11000MW機組凝結(jié)水系統(tǒng)存在的問題和原因分析

1.1存在的問題

對1000MW凝結(jié)水系統(tǒng)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(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。

機組高負荷時段（負荷大于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。伴隨機組負荷和凝結(jié)水流量的升高,調(diào)閥前后壓差也相應增大,由上水調(diào)閥節(jié)流造成的損失也相應增大。

（2）低負荷時凝結(jié)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(jīng)降至指令的下限（即指令為60%）,凝泵轉(zhuǎn)速也對應下降至最低設定轉(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(jié)水系統(tǒng)調(diào)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?qū)е滤徽{(diào)節(jié)特性差,除氧器水位波動大。低負荷期間甚至會出現(xiàn)除氧器水位和除氧器上水調(diào)閥開度調(diào)節(jié)都呈擴散趨勢,機組參數(shù)大幅波動,必須通過人工進行干預調(diào)節(jié),不但增加了人員的勞動量,同時大大降低了系統(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(jié)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(xiàn)除氧器上水調(diào)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(diào)閥開度指令<80%時,由上水調(diào)閥調(diào)節(jié)水位,并閉鎖凝泵變頻主控輸出。2）當除氧器上水調(diào)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(diào)節(jié)水位,并閉鎖上水調(diào)閥的指令輸出。3）A或C凝泵變頻在手動方式下,變頻器出力大,上水調(diào)閥無法全開。

（2）運用關聯(lián)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(xiàn)熱工聯(lián)鎖和邏輯設計不合理造成了低負荷時凝結(jié)水泵變頻器頻繁解除自動控制。

熱工聯(lián)鎖設計不合理。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,凝泵變頻解除自動控制。由于聯(lián)鎖定值設定不合理,當凝結(jié)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(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,導致自動控制解除,甚至會因為凝結(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,嚴重威脅機組安全。如果機組單元發(fā)生RB時,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,除氧器水位會發(fā)生大幅波動,運行人員需手動停運聯(lián)啟的凝結(jié)水泵并手動調(diào)整水位。

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

21000MW機組凝結(jié)水系統(tǒng)優(yōu)化分案

對凝結(jié)水系統(tǒng)進行方案優(yōu)化,實施以下具體方案:

（1）為進一步挖掘凝結(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機除氧器上水調(diào)閥正常運行時仍然稍有節(jié)流,為進一步挖掘凝結(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,擴大了凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)范圍。通過不斷的試驗修正,降低了變頻器最低轉(zhuǎn)速的設置,將A、C凝結(jié)水泵變頻器最低頻率由30Hz修改為25Hz（對應指令50%,轉(zhuǎn)速727r/min）,最大限度利用變頻器的節(jié)能潛力。對于凝結(jié)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(jīng)凝結(jié)水泵25Hz帶負荷試轉(zhuǎn)1h后,采集參數(shù)如下:電機負荷側(cè)振動值:o18um,東西30um,南北29um（標準≤85um）:電機非負荷側(cè)軸承振動值:o21um,東西25um,南北19um:泵體振動值:o16um,東西19um,南北25um（標準≤85um）:推力軸承溫度45℃,溫升值:17K:電機負荷側(cè)軸承溫度35℃,溫升值:7K:非負荷側(cè)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(jié)水系統(tǒng)聯(lián)鎖定值、凝結(jié)水泵自動轉(zhuǎn)速控制指令下限值進行重新設置,避免自動調(diào)節(jié)頻繁解除。對凝結(jié)水系統(tǒng)聯(lián)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(jù)除氧器相對凝結(jié)水母管高度差35m,相應靜壓差0.4MPa左右的實際情況,發(fā)現(xiàn)在原設計中,變頻解除定值和凝泵聯(lián)啟定值設置都偏高。對#8機組除氧器自動調(diào)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(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)濟效益

改造方案實施后,正常負荷范圍內(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(jù)此測算兩臺機全年共節(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)閥能夠自動正常投入。在自動控制投入后,上水調(diào)閥和凝泵變頻通過自動協(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度,系統(tǒng)的可靠性也大大增強。

4結(jié)語

本文通過對1000MW凝結(jié)水系統(tǒng)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(shù)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(jié)水系統(tǒng)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。