（安徽华电芜湖发电有限公司241000）
摘要：探索660MW超临界机组应用凝泵变频技术能够有效减少火力发电厂的能源消耗。本文首先简要介绍了凝结水泵技术，随后对660MW超临界机组应用凝泵变频技术的节能方式进行的探讨，希望这些观点能够有效促进凝泵变频技术的推广和应用。
关键词：超临界机组；凝泵变频技术；节能减排
为了响应我国的节能减排的号召，对水凝结泵进行调整和优化，采用变速运行的方式能够取得较为良好的效果。当前，我国的变速调整方式主要涉及液力耦合器调节、双速电机调节以及变频调速等方式，其中变频调速能够通过改变电源频率调整同步转速和电机转速，减少对电缆和电机的绝缘损坏，从而最大限度的减少能源内的消耗，是最为理想的变速调整方式。
1凝结水泵技术
凝结水泵是火力发电厂的重要组成部分，由泵筒体、工作部、出水部分和推力装置部分组成，主要任务是为火电热力系统中输送凝汽器内的凝结水，在长期运行过程中会消耗大量的电能，凝结水泵是立式筒袋型双层壳体结构，其设计选型容量和电机功率较大，在变工况条件下，凝结水泵所要消耗的电能会进一步加剧。实现变频调速的系统被称为变频系统，由整流器、滤波器、驱动电路、保护电路以及控制器(MCU/DSP)等部分组成[1]。随着时代的发展，微电子技术、电信通讯技术、网络信息技术以及自动化控制技术等先进技术手段已经被观法的应用到凝结水泵的变频系统之中，使其能够直接通过“功率裂变”以及电池组技术保障电动机变频运行的高效开展。以某660MW超临界机组为例，其包含两台100%容量的凝结水泵，并且每台凝结水泵均配有一套变频装置，一般情况，火力发电厂凝结水泵的变频运行流程为：当变频器处于正常的运行状态时，变频开关QF2和刀闸K1处于合闸状态，考虑到QF4和QF5之间有闭锁，不能同时合闸，因而连个开关只要有一个处于合闸转态即可。当变频系统出现异常时，变频器开关QF4或QF5要立即断开，使变频器处于退出状态，此时凝结水泵可以通过工频开关QFI或者QF3实现工频运行。
图1某660MW超临界机组变频设计电路图
2660MW超临界机组应用凝泵变频技术节能策略
2.1凝结水泵最小流量的选取
在工频状态下，凝结水泵的最小流量与变频运行工况所需要的水泵流量并不匹配，依据凝结水泵额定转速状态下的流量下限，对工频和变频状态下凝结水泵的比值进行计算，能够获取相应的凝结水泵转速比值和电机频率比值，进而确定在不同转速下的最小允许流量，其计算公式为
为了保障火力发电厂凝结水泵在工况状态下的安全平稳运行，依据变频方式下系统设计与选型条件以及相应的运行规律，凝结水泵的最小流量定值应该依照计算流量的1.06倍设定能够达到良好的运行效果，对某660MW超临界机组凝结水泵的最小流量进行研究，在对比分析两个大修周期内凝结水泵的运行状态，能有验证着其最小流量定值取值的科学性和合理性（表1）。
表1某660MW超临界机组凝结水泵的最小流量
2.2凝结水泵最低出口压力的确定
凝结水泵的最低出口压力对其变频运行范围具有重要的影响，是节能降耗功能实现的重要控制指标之一，一般来说，凝结水泵最低出口压力不仅需要满足正常状态下除氧器压力的需求，而且需要符合凝结水其他用户压力的需要。针对给水泵密封水压力、汽轮机低压旁路减温水、轴封整齐减温水等因素可以采取以下措施调整凝结水泵出口压力以有效减低能源消耗。首先，可以通过实验操作通过不断调试制造厂所提供的给水泵密封压力求得凝结水泵出口压的上下限，并进行平均数计算获取相应的压力值。其次，建立健给水泵密封水回水温度与凝结水泵变频装置的连锁逻辑，消除除氧器水位调节阀不能全开或凝结水泵调频范围受限的缺陷，使除氧器水位始终处于可控范围之内，当给水泵密封水回水温度快速升高并达到一定阈限是，提升凝结水泵的出口压力。最后，增加给水泵密封水管道泵数量，在机组启动或异常工况状态下，通过调节变频凝结水泵转速或启动工频凝结水泵的方式，保障旁路减温水的实际需求得以满足。通过验证不同工况下，某660MW超临界机组凝结水泵最低出口压力的取值，可以判断当出口压力设置在1.0MPa范围之内，能够达到较为理想的节能效果。
2.3除氧器水位自动控制方案的确定
根据凝结输泵最低出口压力和流量值，优化变频器装置和分布式控制系统（DistributedControlSystem，DCS）的控制回路，可以验证凝结水泵最低频率的取值，通常将最低频率设置在25Hz以下能够最大限度额获取节能效益。压力控制和水位控制是最为普遍的除氧器水位自动控制方案，将平衡点概念引入除氧器水位自动控制方案之中，将其定位于凝结水泵变频运行后除氧器水控制方式切换的拐点，当凝结水泵的压力负荷高于除氧器水平位调节阀全开时的对应的平衡点时，可以简单的依靠调节凝结水泵转速来控制凝结水流量，当负荷低于平衡点是，对于凝结水流量的控制则需要除氧器水位调节阀的支持。从整体上来看，平衡点工况流量越低，凝结水泵
变频节能的整体效果越好，两者之间呈现的是正相关的关系。在常态运行下，从经济性和实用性的角度，对除氧器水位最为合理的控制方式为利用凝结水泵变频器投自动跟踪调节除氧器水位，除氧器水位主要调节阀投自动保持凝结水系统压力位于合理区间之内，以满足实际应用需求。当变频自动转换为手动时，其控制逻辑将自动转换为除氧器水位主要调节阀，以实现对除氧器水位的自动跟踪调节。
2.4凝结水泵跳闸联动方案的制定
依据凝结输泵变频技术节能设计规范，除氧器水箱的容积应满足5min以上锅炉的最大连续蒸发量（BoilerMaximumContinuousRating，BMCR）工况下的给水消耗量。随着超临界机组自动化智能化水平的不断提升，凝结输泵系统的响应速度也得到了显著的增强，并且除氧器的有效容积的发展也能够为凝结水泵的安全平稳节能提供支持。凝结水泵跳闸会对凝结水泵的线路的安全性产生严重的威胁，凝结水泵最低出口压力和平衡性的确定与凝结水泵跳闸连锁控制方式具有密切的联系。通常情况下，无论是变频还是工频条件下，除氧器水位调节阀是始终处于全开转态，利用一拖一方式的凝结水泵变频装置，实现凝结水泵跳闸的联动方案，当凝结水泵工频连锁启动时，凝结水泵的流量会呈现快速上升取数，低负荷是凝结流量甚至能够达到1000t/h以上，具有较高的跳闸风险，引导除氧器水位过高事故。常用的解决方案是当变频柠九水泵跳闸，备用凝结水泵工频启动时，将除氧器水位调节阀保护关至30%阀位或原阀位的60%，随后通过备用泵指令跟踪运行泵频率，自动跟踪调节除氧器水位，在保障安全平稳运行的同时，最大限度的降低能源消耗[2]。
结论
综上所述，优化凝结水泵最小流量和最低出口压力，制定科学合理的除氧器水位自动控制方案和凝结水泵跳闸联动方案，能有有效增强凝结水泵的绿色生态效益。
参考文献
[1]王荦荦,谢俊宏,杨锐.600MW超临界机组凝泵变频改造及优化[J].通信电源技术,2018,35(05):38-40.
[2]沈少华.凝结水泵变频运行的改造及运行分析[J].中国科技信息,2017(19):48-49.
作者简介
潘国辉（1985.09--）；性别：男，现有职称：中级工程师；