★浙能阿克苏热电有限公司曾杰，高菲，刘昱达

关键词：凝结水泵；电耗率；变频器；节能优化

1　引言

随着我国社会经济的不断发展和电力市场改革的不断深入，现代电厂必须加快技术革新与改造以提高能源利用效率和降低生产成本。凝结水泵和送引风机、磨煤机一样，作为火力发电厂重要的辅助设备，其耗电量在厂用电量中占有较大的比重，在不同的运行工况下随着运行方式的不同，其电耗率也不相同。因而降低厂用电率是降低电厂成本、提高相对竞争力的重要手段，深入开展凝结水泵的节能降耗工作具有重要的意义。目前，许多电厂陆续采用凝结水泵变频控制来节约电能，而凝结水泵变频工况下除氧器水位调节方式的优化成为进一步节能能源的新方向。本文就南疆某热电厂凝结水泵的运行参数调整和除氧器水位的控制优化对实现降低凝结水泵电耗率的意义进行了简要论述。

2　南疆某热电厂凝结水泵电耗率现状

南疆某热电厂有2台350MW热电联产机组，每台机组配备两台100%容量的凝结水泵，1台运行1台备用，共配置一套变频器，采用一拖二变频控制方式，正常运行时一台凝结水泵通过高压变频器带动，另一台水泵以工频方式联锁备用，当变频器进行检修时，凝泵可工频运行，若工作水泵因故障停运或凝结水泵出口母管压力低，则备用泵联动运行。电厂DCS系统根据机组负荷情况，按照设定程序控制变频器的输出频率，实现对凝结水泵电机转速的控制。由于机组长期低负荷运行以满足调峰要求，导致凝结水泵长期偏离经济运行点，凝结水泵电耗率高，严重影响机组运行经济性。2020年～2022年凝结水泵电机运行电耗率统计图如图1所示。

图1 2020年～2022年凝结水泵电机运行电耗率统计图

经调查，南疆另外两家电厂的同类型机组凝结水泵电机运行平均电耗率分别为0.19%和0.18%，而该电厂凝结水泵电机运行平均电耗率长期大于0.27%，如图1所示。从凝结水泵电机运行电耗率调查情况可以看出，该厂凝结水泵变频器节能作用未充分发挥，凝结水泵电机电耗率一直居高不下，机组煤耗较高，导致生产成本较高。

3　凝结水泵电耗率高原因分析

（1）凝结水泵选型偏大

通过对凝结水泵设计参数和实际运行参数的比较可以得出，凝结水泵变频经济运行的设计扬程为318.7mH₂O，实际运行时的扬程数值变化在设计值的±3%范围内，不存在凝结水泵选型偏大对凝结水泵电机运行电耗率的影响。

（2）凝结水泵电机轴承温度高

经查阅历史数据，对凝结水泵电机轴承温度和电耗率进行统计分析，凝结水泵电机轴承温度随负荷变化而变化，轴承温度在40℃～60℃之间，对凝结水泵电机运行电耗率有影响但不明显。

（3）凝结水再循环调节阀内漏

现场检验凝结水再循环流量表计，将再循环调节阀全关，流量显示为0t/h，故凝结水再循环调节阀不存在内漏问题，不会因为内漏造成凝结水泵电机运行电耗率升高。

（4）凝结水泵变频器投入率低

对不同工况下凝结水泵实际运行情况统计，凝结水泵除启停机阶段存在工频运行情况，其余工况下基本处于变频控制运行，变频器投入率在95%以上，变频器运行稳定且故障率低，不存在由于凝结水泵变频器投入率低造成凝结水泵电机运行电耗率高。

（5）凝结水泵入口滤网差压高

对凝结水水质进行化验，水质指标均满足要求，查阅曲线发现凝结水泵入口滤网差压偶有偏高情况，但对凝结水泵电机运行电耗率影响较小。

（6）凝结水泵出口母管压力设定值高

凝结水泵变频控制出口母管压力，由于凝泵滑压曲线参数不够合理，负荷变动较快，压力设定不及时，除氧器水位调阀开度较小，造成凝结水泵电机电流明显升高，直接造成凝结水泵电机运行电耗率升高。

（7）除氧器水位调节阀节流损失大

除氧器水位调节系统由两台凝结水泵、100%水位调节阀和100%水位旁路阀组成，通过采用调节除氧器水位调节阀开度的方式调节凝结水量来稳定除氧器水位。通过分析历史趋势可以得出，负荷变动时除氧器水位调节阀开度一般在50%～60%变化，调阀开度较小，长期处于节流状态，节流损失大，从而导致凝结水泵电机运行电耗率高。

4　降低凝结水泵电耗率的优化方案

针对造成凝结水泵电耗率高的主要原因采取以下优化方案：

4.1　优化凝结水泵滑压曲线

正常运行时，凝结水泵变频和除氧器水位调节阀均为自动，由凝结水泵变频控制凝结水泵出口母管压力，运行人员为满足除氧器上水要求，采用保守的参数控制方式，提高了凝结水母管压力设定值，严重影响了变频器的节能效果。我们通过不断进行滑压曲线参数优化试验，降低变频控制凝结水压力设定值来让除氧器水位调节阀不断开启，观察凝结水泵电机电流和除氧器水位调节阀开度情况，整合出各负荷段的最佳凝结水泵出口母管压力与机组负荷的关系。这种优化方案将凝结水泵出口母管压力优化为随负荷变化的最优设定值，在各个负荷阶段保证了凝结水泵变频在最低转速，除氧器水位调节阀开度最大，最大程度地实现了凝泵变频的节能效果。

经试验得出具体参数如表1所示，该优化方案实现了降低凝结水泵电机电流2A以上、除氧器水位调阀开度增大5%以上。

表1 凝结水泵滑压曲线优化表

4.2　优化除氧器水位控制策略

优化前由除氧器水位调节阀串级三冲量控制除氧器水位，凝结水泵变频器单回路方式控制凝结水母管压力的方式调节除氧器水位，由于除氧器水位调节阀流量特性的限制，在调节除氧器水位的过程中，调节阀开度较小，始终存在节流损失，无法充分利用凝结水泵变频的节能作用。因此，在原有控制策略基础上进行优化升级，在机组启动和低负荷运行阶段，保留原有的凝结水泵变频控制策略，即变频器控制凝结水泵出口母管压力，除氧器水位调节阀控制除氧器水位，但是将凝结水压力设定值改为了机组负荷指令的函数。在机组负荷上升到某一定值时，凝泵变频器单回路自动切换到除氧器水位控制模式，此时除氧器水位调节阀保持较大开度，最大限度地减少了节流损失，提高了凝结水泵变频节能的效果。在确定模式切换时的机组负荷设定值时，需要保证凝结水泵出口母管压力满足最小压力的需求，同时凝泵变频器的输出频率在可调且经济的范围内。经多次试验，得出具体控制策略如下：

在低负荷210MW以下时：

（1）凝泵变频控制凝结水泵出口母管压力，根据机组目标负荷对应凝结水母管压力设定值；

（2）除氧器水位调节阀控制除氧器水位。

在中高负荷210MW以上时：

（1）凝泵变频器控制水位模式投入；

（2）凝泵变频控制除氧器水位（三冲量控制）；

（3）除氧器水位调节阀根据锅炉指令对应的开度开环控制。

凝结水泵变频控制优化逻辑图如图2所示。除氧器水位调节阀控制优化逻辑图如图3所示。

图2 凝结水泵变频控制优化逻辑图

图3 除氧器水位调节阀控制优化逻辑图

5　凝结水泵滑压曲线和控制策略优化后节能分析

为了确定凝结水泵在优化后变频调节的经济性，我们在不同负荷下对凝结水泵电耗率进行了统计，结果如表2所示。

表2 优化前后凝结水泵电机运行电耗率情况统计表

（1) 从优化前后相同负荷时的凝结水泵电机运行电耗率记录情况可以看出，凝结水泵电机运行电耗率由实施前的0.27%以上下降到0.21%左右，其充分发挥了变频器的节能功效。

（2）对凝结水泵的运行滑压曲线和除氧器水位控制策略的优化，不仅降低了凝结水泵出口母管压力设定值，而且在机组运行试验中使除氧器水位调阀开度始终保持在92.5%以上，有效地增加了除氧器水位调节阀的开度，减少了阀门节流损失，降低了凝结水泵电机电流。

（3）优化后不仅消除了除氧器水位调节阀波动对机组高负荷运行时的影响，而且在各负荷段的控制方式切换时由运行人员手动切换改为自动切换，避免了由于人员的操作不当引发的机组运行事故，降低了机组安全运行风险。

6　结束语

该优化方案通过对凝结水泵滑压运行参数的调整和除氧器水位控制方式的优化，降低了凝结水泵出口母管压力，增大了除氧器水位调节阀开度，减少了阀门节流损失，从而实现了降低凝结水泵电机运行电耗率的目的，并充分发挥出凝结水泵变频的节能特性，降低了厂用电率，节约了能源，提高了机组运行的经济性和安全性，对同类型供热机组凝结水系统的节能优化具有重要的参考价值。

作者简介：

曾　杰（1997-），男，四川资中人，助理工程师，学士，现就职于浙能阿克苏热电有限公司，主要从事火电厂热工仪表及自动化维护管理方面的工作。

高　菲（1989-），女，辽宁大连人，工程师，硕士，现就职于浙能阿克苏热电有限公司，主要从事火电厂热工仪表及自动化维护管理方面的工作。

刘昱达（1991-），男，湖北武穴人，工程师，学士，现就职于浙能阿克苏热电有限公司，主要从事火电厂热工仪表及自动化维护管理方面的工作。

参考文献：

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 摘自《自动化博览》2024年6月刊