1000MW机组凝汽器真空泵的节能改造

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　　摘 要：本文介绍了神华浙江国华浙能发电有限公司5号机组1000MW凝汽器真空泵节能改造提出的大环境以及改造的必要性，新增罗茨真空泵组信号及其性能，并介绍了新增罗茨真空泵组的控制策略，用事实证实了罗茨真空泵组在节能方面锋芒初露，将为神华浙江国华浙能发电有限公司的节能环保工作作出大的贡献。
　　关键词：厂用电率；绿改；双背压；闭式水；变频
　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.164
　　能源问题已经成为21世纪制约全球工业的发展瓶颈，各电厂越来越重视节能降耗工作，节能降耗不仅可以降低生产成本，提高企业的经济效益，同时还可节约能源，减少环境污染，对于促进国民经济的持续发展有着十分重要的意义。锅炉、汽轮机及其附属设备与系统的各类能耗指标是火电机组节能降耗关注的重点[1]。对高压辅机如一次风机、凝结水泵等电机进行变频改造可节电近30%，对低压辅机和外围设备进行优化和改造，节电效果也十分明显。通过辅机变频改造可以降低厂用电率。根据已改造电厂运行效果看，经过凝结水泵变频改造，厂用电率下降约0.1%，可降低机组煤耗0.3g/kWh。
　　在全国各电厂展开大范围节能降耗的技术改造大环境下，浙江国华浙能发电有限公司也积极开展了设备绿改，先后对多台机组的凝结水泵、三大风机、真空泵等辅机设备进行了变频改造。经过近三个月的安装调试工作，2018年1月9日，浙江国华浙能发电有限公司5号机组1000MW凝汽器真空泵节能改造已完成。此次改造新增两组罗茨真空泵组，新增罗茨真空泵组已投入运行，将为公司的节能降耗作出重要贡献。
　　1 系统介绍
　　浙江国华浙能發电有限公司5号机汽轮发电机组铭牌出力为1000MW，主汽轮机入口主蒸汽压力和温度26.25MPa&600℃，再热蒸汽入口温度 600℃，采用双背压。凝汽器压力：THA工况凝汽器高低压侧平均背压分别为5.7kPa，6.7kPa，冷却水温24.5℃；TRL工况凝汽器高低压侧平均背压为11.8kPa，冷却水温36.5℃；真空泵热交换器冷却水采用闭式水，闭式冷却水工作温度最高40℃，最低20℃；闭式冷却水工作压力：约0.6MPa；补充水为闭式水或除盐水，温度为环境温度，闭式水运行压力约0.6MPa，除盐水运行压力约0.3MPa。真空泵布置位置：室内，汽机房零米层。
　　浙江国华浙能发电有限公司5号机组原凝汽器真空系统共配置三台50%出力水环式真空泵，在机组启动期间及夏季高背压工况，三台泵可同时运行，正常运行时，两用一备。用以抽出漏入真空系统的空气及蒸汽中携带的不凝结气体。
　　浙江国华浙能发电有限公司5号机组凝汽器真空系统此次改造新增的两组罗茨真空泵组，分别命名为5D真空泵组和5E真空泵组，每组包括水环泵、主罗茨泵和二级罗茨泵。正常运行时，5D真空泵组和5E真空泵组运行。5D真空泵组与原5C真空泵互为备用，5E真空泵组与原5A真空泵互为备用。
　　2 新增卡件、信号和罗茨真空泵组性能参数介绍
　　此次浙江国华浙能发电有限公司5号机组1000MW凝汽器真空泵节能改造共增加7块卡件，新增信号共60个。新增罗茨真空泵电机、水环泵电机控制，就地不设置PLC控制，由单元机组DCS完成，通过单元机组DCS的操作员站，完成罗茨真空泵组系统程序控制、监视、报警及保护联锁功能。一旦失去气源或电源，现场控制阀具有保位功能。泵的DCS启停指令采用脉冲信号，远程传输信号有：启停指令、启停状态、故障报警信号、请求停泵信号、真空压力信号等。通过改造能够满足任何工况下（启动工况除外，真空严密性200Pa/min以内，夏季极端工况可能到达14kPa）新增罗茨真空泵组性能优于原真空泵。
　　3 主要逻辑功能
　　3.1 罗茨真空泵组顺控启动步序（以5D为例）
　　启动允许条件：
　　B侧真空凝汽器压力≤-91.3kPa。
　　顺控启动步序：
　　（1）启动D节能机组水环泵，D节能机组水环泵运行反馈来，下一步；
　　（2）延时15s，启动D节能机组主罗茨泵、D节能机组二级罗茨泵，2台罗茨泵均运行且D节能机组主罗茨泵入口压力≤凝汽器压力，下一步；
　　本步序中，主罗茨泵、二级罗茨泵运行后，给定二级罗茨泵频率10Hz，给定主罗茨泵频率15Hz；
　　（3）延时60s，自动开D节能机组入口气动门；D罗茨真空泵入口气动门开到位，下一步；
　　（4）二级罗茨泵、主罗茨泵开始调速，二级罗茨泵频率≥27Hz，主罗茨泵频率≥85Hz（E泵为80Hz），步序结束；
　　3.2 罗茨真空泵组顺控停止步序（以5D为例）
　　（1）关D节能入口气动门，D节能机组入口气动门关到位，下一步；
　　（2）D节能机组两台罗茨泵变频指令直接置为0，主罗茨泵频率≤2 Hz，且二级罗茨泵频率≤3Hz，下一步；
　　（3）停二级罗茨泵；停主罗茨泵； 2台罗茨泵均停运，下一步；
　　（4）延时15秒，停D水环真空泵，D水环真空泵停止反馈来，步序结束；
　　保护顺控停止条件；以下条件（或），1S脉冲。
　　1）泵组故障（泵组未完全运行，或就地停运）；
　　2）主泵、二级泵运行状态不一致，延时5S。
　　联锁开关投入后，泵组运行故障或者停运或凝汽器真空低，联启真空泵C（E泵组联启真空泵A）；汽水分离器液位低于120mm，工作液温度≥40℃报警。
　　3.3 罗茨真空泵组D主、二级罗茨泵变频调节
　　（1）D节能机组主罗茨泵、D节能机组二级罗茨泵、D水环真空泵均已运行时，自动投自动，按以下调节；
　　（2）3台泵任一故障或停止，切手动，将指令置为0； 　　（3）在画面设有主罗茨泵运行频率偏置设定值，给定范围为-15～0Hz，速率为10%/秒。
　　3.4 罗茨真空泵组D主罗茨泵变频增＼减速指令
　　（1）D节能机组入口气动门关闭且主罗茨泵电流正常，将变频指令置为15Hz；
　　（2）D节能机组入口气动门开到位变频指令按照0.5 Hz/s开始升，高限85Hz（E泵80Hz）；若主罗茨泵电流≥19A，闭锁增加；且变频指令按照0.2 Hz/s开始减（下限60Hz）；
　　（3）D节能机组入口气动门开到位且主罗茨泵电流≤18A，变频指令恢复正常。
　　3.5 罗茨真空泵组D二级罗茨泵变频增＼减速指令
　　（1）D节能机组入口气动门关闭且二级罗茨泵电流正常，将变频指令置为10Hz；
　　（2）D节能机组入口气动门开到位变频指令按照0.5 Hz/s开始升，高限27Hz；若二级罗茨泵电流≥14A，闭锁增加；且变频指令按照0.2 Hz/s开始减（下限20Hz）；
　　（3）D节能机组入口气动门开到位且二级罗茨泵电流≤13A，变频指令恢复正常。
　　4 结论
　　浙江国华浙能发电有限公司5号机组罗茨真空泵组投运后，通过各泵组的电流趋线，节能效果已经显现出来。原真空泵正常运行时一台泵的电流值约为160A，新增罗茨真空泵组的电流值分别为：水环泵电流约为20A、主罗茨泵电流约为14A、二级罗茨泵电流约为10A，即每个泵组的电流总和约为44A。正常运行时两组罗茨真空泵组运行，电流值约为88A。因此罗茨真空泵的正常投运后在冬季低背压工况下至少可节电近50%，在機组启动期间及夏季高背压工况下其节能效果将更显著。
　　参考文献：
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　　[2]张东风，片秀红.热工测量及仪表（第三版）[M].中国电力出版社，2007.
　　[3]王宁领，张勇，杨勇平等.600MW火电机组节能降耗分析与优化措施[J].中国电力，2009（09）：55-57.
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　　[5]谷俊杰，李建强，高大明等.热工控制系统[M].中国电力出版社，2011.
　　作者简介：卢峰（1986-），男，江西赣州人，硕士研究生，从事电气自动化教学工作。
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