机组循环水变频节能优化系统的应用研究0超滤装置

机组循环水变频节能优化系统的应用研究

机组循环水变频节能优化系统的应用研究 2011年12月10日 来源： 机组循环水变频节能优化系统的应用研究 北京利德华福电气技术有限公司 刘军祥 摘要：通过对循环水系统的运行方式进行剖析，结合高压变频调速技术在循环泵变工况运行方式中的应用，从另外角度分析实现机组经济性优化运行的方式方法。阐述循环水系统进行变频节能优化的可行性，为循环水变频系统的优化运行提供可借鉴的依据。 关键词：循环水系统 变频 优化运行 一、概况 以闭式循环冷却机组为例，循环水系统的主要作用是冷却汽机低压缸排气温度，降低低压缸排气压力，使得主蒸汽在通过汽轮机时最大限度的释放能量做功转化为汽轮机旋转的机械能用于驱动发电机发电。循环水泵的作用是将冷却水压入凝汽器中与作过功的过热蒸汽进行热交换，降低汽轮机末端排压。吸收热量的循环水被输送至冷却塔后喷淋，经逆流自然通风冷却后循环使用。具体的系统结构原理如图1所示。

长期以来，大多数机组的循环水系统采用开停泵方式运行。根据季节不同，气温差异开启一台或两台循环水泵。由于机组凝汽器密封、机组效率、季节性温差等原因，往往是为了保证机组安全运行，通常存在循环水系统开一台流量不够，开两台流量过大的情况，夏季运行流量却不足等现象。这就无法保证机组的长期经济性稳定运行，而且一直以来没有合理的控制和调节手段，无法实现循环泵的功耗跟随机组负荷调整，循环泵能耗居高不下。 如何实现对凝汽器真空的控制，实现循环水系统的经济、可靠运行，降低循环水系统在机组低负荷下的能耗水平，成为一个重要的研究课题。随着机组密封技术和运行效率评价体系的完善，高压变频调速技术的成熟和广泛应用，使得采用自动运行方式控制凝汽器真空实现机组的经济运行成为可能。 在循环水系统中采用高压变频调速技术，根据机组负荷大小、不同季节的环境温度变化等因素，合理控制循环水流量维持凝汽器排汽压力的最佳真空度，主要可以在以下几个方面取到良好的效果： ① 提高机组运行效率，降低煤耗水平。 ② 降低循环水泵单耗，节约大量电能。 ③ 降低冷却塔循环水蒸发量损失。 ④ 避免冬季冷却塔回水温度过低，结冰等问题。 二、系统分析 通过对循环水系统的设备及运行工艺分析，结合高压变频技术在循环水系统中应用可能预见和产生的影响，进行针对性的分析论证。 1．循环水泵调速 在循环水泵上应用变频调速技术，主要是用于机组在额定负荷以下运行时，循环泵运行参数向下调整的需要。即：运行频率在≤50Hz范围内调整。从图2可以看出：只要管网工作压力H高于管网静压值HST，在保证最低流量的情况下即可安全运行。当流量需求降低循环泵转速随之降低，根据流体力学相似定律，压力也会下降。从而，带来冷却水管网及其辅助工业冷却水等子系统的运行变化。 通过对循环泵、管网特性曲线和机组流量需求情况分析可知：在机组180～300MW负荷调整区间，循环泵的流量调整空间有限；且转速下降时流量降低，压力降低幅值不大，不会产生较大影响。系统能够接受循环泵在一定的范围内实现调速方式运行。

2．凝汽器真空度及最有利真空的实现 真空度是指凝汽器的真空值与当地大气压的比值的百分数，也就是我们控制循环水系统的直接影响变量，是影响发电机组经济效益的重要参数。由于二次蒸汽在凝汽器中与冷却水进行热交换凝结成水时，由气态转变为液态，体积迅速变化，这就在凝汽器内形成高度真空，同时在汽轮机的排汽口建立并保持高度真空，使进入汽轮机的蒸汽能膨胀到尽可能低的压力，提高了蒸汽对汽轮机的做功能力。即：增大了机组的理想比焓降，提高汽轮机的工作效率。目前，凝汽器真空主要依靠调节冷却水流量来控制。其热交换过程如图3所示。

由汽轮机的工作原理可知，运行中的凝汽器压力Pz主要取决于汽机负荷Dz、冷却水入口温度ts2和冷却水量Ds，冷却水温能够降低的最低温度主要取决于自然环境温度t0。在汽机负荷一定的情况下，只有通过增加冷却水的流量来提高凝汽器的真空度，但真空度并不是越高越好，在提高真空度使汽轮机效率（ΔΝ1）提高的同时，循环水泵的运行电耗（ΔΝ2）也将大幅提高。所以汽轮机正常工作时存在一个与机组负荷对应的最佳运行压力，使ΔΝ1与ΔΝ2的差值最大，即最佳真空度，如图4所示。

在实际的工程应用中，采用汽轮机效率（ΔΝ1）和循环水泵的运

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