摘 要:凝结水泵是火力发电厂重要的辅机设备,是保证机组安全、稳定运行的重要设备。阜新金山煤矸石热电有限公司每台机组共有3台凝结水泵,原设计为2台运行、1台备用,但因设备选型不准确,导致在机组出力达到较大工况时,必须采取3台泵同时运行的方式,进而造成了较大的节流损失。因此,经过技术人员的深入研究,对凝结水泵进行了增容和变频改造,这样既有效实现了2台运行、1台备用的运行方式,也实现了凝结水泵节能降耗的目标。
关键词:凝结水泵;变频改造;火力发电厂;锅炉
我公司的机组容量为4×150 MW,锅炉采用无锡锅炉厂生产的循环流化床锅炉。#1和#2发电机组为南京汽轮机有限责任公司生产的C150-13.24/535/535型单抽、双缸双排气、超高压、一次中间再热、抽汽凝汽式汽轮机;#3和#4发电机组为武汉汽轮机有限责任公司生产的N150-13.24/535/535型单抽、双缸双排气、超高压、一次中间再热、凝汽式汽轮机。DCS控制系统采用上海艾默生公司生产的OVATION系统。每台机组配置有3台凝结水泵,正常情况下为2台运行、1台备用,依靠凝结水调整门调整水量。凝结水泵的型号为460III-6,额定流量为192 t/h,扬程为194.8 m,配电机的功率为160 kW。
1 机组改造前的状态
改造前,当机组容量达到130 MW时,2台凝结水泵已无法满足生产运行的要求,需要同时开启3台凝结水泵。但运行3台凝结水泵既增大了节流损失,还提高了电耗,不利于我公司经济效益的提升和机组的安全、稳定运行。
2 改造过程
为了合理安排泵的运行方式,提高凝结水泵运行的可靠性,特别是降低凝结水泵电耗,我公司决定改造凝泵。根据我公司凝结水泵的实际运行状况,并通过与水泵厂家的沟通,与已成功改造凝结水泵的单位的交流,决定将此次改造分为以下2步:①更换2台凝结水泵的叶轮和导叶,材质为2 Cr13,其他部套和零件仍用原有部件。通过计算,改造后的凝结水泵流量为213.3
t/h,扬程为220 m。②在保持原电机不变的情况下,在2台增容泵中加设了变频器控制。变频器选用ABB的产品,变频器容量与原凝结水泵电机相匹配,变频器控制由机组DCS控制系统控制。
3 变频控制技术介绍
交流变频调速技术是集电力电子、自动控制、微电子和电机学等学科于一身的高新技术。由于该技术具有较大的功率因数、节能效果,以及输入功率小、启动顺畅、控制精度高等特点,目前已被广泛应用于风机、泵类电动机的调速控制中。为了保证生产具有可靠性,各种生产机械在设计配用动力驱动时均留有一定的富余量。当电机无法在满负荷状态下运行时,除了无法达到动力驱动的要求外,多余力矩还增加了有功功率消耗,进而造成电能浪费。对于风机、泵类等设备,传统的调速方法是通过调整入口或出口挡板、阀门的开度,进而调节给风量和给水量,其输入功率大,且在挡板、阀门的截流过程中能源消耗过大。当使用变频调速时,如果流量要求较低,则通过降低泵或风机转速即可满足生产要求。
由流体力学可知:
P=QH.(1)
式(1)中:P为功率;Q为流量;H为压力。
流量Q与转速N的一次方成正比,压力H与转速N的平方成正比,功率P与转速N的立方成正比。如果水泵的运行效率恒定,当调节流量下降时,则转速N将按一定比例下降。此时,轴输出功率P按一定立方关系下降,即水泵电机的耗电功率与转速近似为立方比的关系。因此,当流量Q降低时,可调节变频器输出频率,使电动机转速N按一定比例降低,进而使电动机的功率P将按三次方关系大幅度降低。采用该方法比调节挡板、阀门的方式节省40%~50%的电能,从而达到节电的目的。
4 改造后的效果
凝结水泵节能改造后,从机组运行的实际情况看,运行2台增容凝结水泵即可完全满足机组满负荷运行的要求,且变频器的功率为93%左右,不仅实现了2台运行、1台备用的运行方式,也达到了节能的目的。通过初步计算,凝结水泵节能改造前,3台凝结水泵运行对应的电功率约为410 kW;节能改造后,双泵变频运行的功率约为249 kW,节电率达到了39%.
按照改造后节电率为35%计算,我公司对机组的年平均利用时间为5 000 h,其中,3台泵运行3
000 h、2台泵运行2 000 h,对应的电机耗功分别为410 kW和273 kW,年节电量为621
600 kW・h,可增收25万元左右。此次改造的费用为75万元左右,3年内可收回成本,且改造工期较短,利用机组小修的时间即可完成改造。
5 结束语
节能减排不仅是我国常抓不懈的艰巨任务之一,也是我公司近年来的工作重点。此次凝结水泵的节能改造既实现了2台运行、1台备用的运行方式,保证了机组的安全、稳定运行,也将变频调速控制技术成功地应用在了凝结水泵设备上。通过变频调速改造,实现了凝结水泵的快速、稳定、可靠、高效运行,降低了值班人员的劳动强度,延长了电气设备的使用寿命。
参考文献
[1]李良仁.变频调速技术与应用[M].第二版.北京:电子工业出版社,2009.
(来源:中国泵阀第一网)
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