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[摘 要]针对330MW机组凝结水系统运行现状，综合#1机组凝结水泵节能改造后的运行状况，对改造前后进行比较，同时分析节能改造后的优缺点，并分析了经济性。
[关键词]凝结水系统;节能;改造;变频器
中圖分类号：G222.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0303-01
目前，在恒速泵（即工频泵）的凝结水系统中，是依靠凝结水主调阀的节流调节来维持除氧器和凝汽器热井水位的稳定，存在种种缺陷，为了从根本上解决系统用电效率低，水位波动大等疑难问题，我公司机组凝结水泵在设计上采用了一台使用变频器，另一台工频备用。
1 系统介绍
我公司安装2×330MW直接空冷机组，每台机配有长沙水泵厂有限公司生产的2台100%容量C590I-6型筒袋型立式多级离心泵。凝结水经凝结水泵、凝结水精处理、轴封加热器、凝结水主调阀及旁路、低压加热器上水至除氧器。通过调整凝结水主调节阀开度来调节凝结水量，维持除氧器水位稳定满足机组运行需要。另外，凝结水还供给汽轮机低压轴封汽减温水用水，以及低压旁路减温、汽机低压缸喷水减温等用水。为防止机组低负荷运行时凝结水系统超压和凝结水泵汽蚀，还设计有凝结水再循环管路，再循环调节阀配合凝结水主调节阀调整除氧器水位，维持系统运行正常压力。
2 节能项目
（1）使用变频器
由于机组承担深度调峰的任务，因此在低负荷的工况时，流量很小，凝泵电耗过高。因此在设计上采用了凝结水泵电机的变频器。
1.凝结水泵在变频运行时，大大节约了凝泵的电耗率，凝结水主调阀的开度在较高负荷时为100%（200MW以上），负荷较低时可以适当关小主调阀的开度。通过改变凝泵的转速和调整除氧器的水位，相对于主调阀的节流调节较快，而且除氧器水位波动较小通常除氧器水位波动范围在±20mm。
2.凝结水泵变频运行解决了启动时大电流对电机的冲击，延长了电机的使用寿命。异步电机直接启动时，其最大启动电流约为额定电流的7倍，采用星三角启动也达到了 4-5倍。而变频启动时，基本上无冲击电流，其电流是从零开始，随着转速的上升而增加，最大不会超过额定电流，这就消除了对电机的冲击应力，延长了电机的使用寿命。
3.使用變频器降低了转速，低负荷时，凝结水泵低速运转，泵必需的汽蚀余量降低，降低了泵内发生汽蚀的可能性（因泵必需的汽蚀余量近似与转速的平方成正比），延长了水泵的寿命。同时，可减少转子对轴承的作用，延长了轴承使用寿命，同时有关数据说明，机械寿命与转速的倒数成正比，降低凝结水泵转速可成倍的提高凝泵的使用寿命，凝结水泵维护费用自然降低。
4.当凝泵在变频运行时，凝泵出口压力在1.0Mpa-2.2Mpa之间，凝结水主调阀的开度基本都是开满，调门前后几乎没有压差，而且，凝泵出口的压力比较低，凝结水精处理的压差一般是小于0.17Mpa，12.6米到0米泵坑的压差大概为0.2Mpa，凝结水管路本身的阻力造成的压差大概为0.2Mpa，那么实际上凝泵出口压力裕度就很小，当除氧器压力波动较大时，容易发生除氧器不上水的情况，造成除氧器水位波动大。
5. 凝泵在变频运行时，其出口门和调节阀可全开，利用转速调节流量和压力，改善了由于阀门调节时对管系的冲击，降低了调节阀前后管系泄漏的可能性;也由于高压变频器的软起动，有效消除“水锤”效应和空化现象，减小对管网和泵的冲击，所以低压加热器水侧和汽侧的压差较小，而且负荷越低压差越小，低加泄漏事故的几率相对工频要低很多。因此，变频调节延长了泵体寿命和减小了管网及附件的损耗，从而减少了维护工作量，提高了系统的安全可靠性。
6.凝泵在变频下运行时，如果高压变频器长时间运行在1/2工频以下，随着电机转速的下降，电机散热能力也下降，同时电机发热量也随之减少。所以电机的本身温度其实是下降的，仍旧能够正常运行而不至温度过高。电机线圈温度随频率下降而减小，大大降低了线圈的损耗。
7.凝泵变频运行时，凝结水的压力比定压运行低，使得在定压运行时出现的凝结水压力高造成凝结水管道振动大、凝结水最小流量调整门漏流、给水泵机械密封冷却水管道振动和噪音大、调整门容易多次损坏的现象得以消除或减缓。同时，由于小流量时的转速低，这就降低了泵及系统的噪声，改善了运行环境;变频调节还使得调节手段变得简单、可靠，提高了自动装置的投入率。
（2）凝结水泵本体结构改造
1.由于凝泵在选型时靠上限执行，设计余量过大。因此，根据实际负荷要求，将凝泵去掉一级叶轮。
2.凝泵抽叶轮改造的第一效果就是减小扬程与系统配置合理，在额定转速条件下，整个凝泵的效率提高了，电流下降，减少了电耗。
3.但是，凝结水泵去掉一级叶轮后，虽然因为减少了出口压力的裕量而使凝结水泵在运行中更加平稳，能够满足春、秋、冬季的运行要求，但是在进入夏季机组背压较高，主蒸汽和主给水流量较高时，单台凝结水水泵已无法满足系统的需要，需启动备用凝结水泵来维持除氧器水位。其原因主要在于，凝结水泵在经过变频调节后，去掉一级叶轮来减小扬程与系统配置合理所起的作用已经不大。
3 运行调整
泵类设备在生产过程中根据系统需求往往会采用调整法、回流阀、截止阀等节流设备进行流量、压力、水位等参数控制。不仅造成了大量的能源浪费，管路、阀门等密封性能的破坏，还加速了本体、阀体的磨损和汽蚀，严重时损坏设备，影响生产。为了提高凝结水泵系统的整个装置效率，变频运行时，在满足机组参数正常稳定时，尽量全开凝结水主调阀，可以使整个阀门压损基本消除。
在实际运行中，由于电力电子元器件对温度和环境比较敏感，必须单独设置洁净小间供变频器使用，并做好降温散热的措施。凝泵在变频调节运行时，应做好相关的技术措施和事故预想，在机组启动期间或低负荷运行时，应注意维持变频器合适的输出以保证凝泵出口压力，防止压力过低造成工频泵联启;运行中要注意监视变频器调节情况，当除氧器水位波动大时，应及时退出变频器自动调节，在机组突遇甩负荷时，应将变频器自动退出，通过配合凝水主调阀调节除氧器水位，特别是在低负荷时发生凝泵变频器跳闸，备用工频凝泵联启或手动启动后，要及时关小凝水主调阀，调节凝水再循环，防止发生除氧器满水事故。
4 总结
无论是凝结水泵电机使用变频器还是凝结水泵本体结构改造——去掉一级叶轮，都在很大程度上提高了凝泵整体的利用效率，降低了电耗。但由于空冷机组的特性，进入夏季高负荷、高背压的运行工况时，还是出现了单台凝结水泵无法满足机组的用水需求，即凝结水泵电机在经过加装变频器后，继续采取去掉一级叶轮来减小扬程的方法与系统配置合理所起的作用已经不大，其主要的作用为：第一，在变频器故障的情况下，运行泵体结构改造过的凝泵可以发挥很大的作用。第二，在低负荷的情况下，由于工作点的改变，凝泵由低效率区进入高效平滑区，可以提高凝泵的效率。
参考文献：
[1]贾晨霞、闫素英、仲伟浩、赵楠，300MW机组凝结水泵抽叶轮改造及应用分析，[J]电站系统工程，2013
[2]高东军，凝结水泵改造实例，[J]大科技，2012
[3]徐勇、周轶喆、张宝，凝结水泵变频改造后试运分析，[J]发电设备，2008
[关键词]凝结水系统;节能;改造;变频器
中圖分类号：G222.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0303-01
目前，在恒速泵（即工频泵）的凝结水系统中，是依靠凝结水主调阀的节流调节来维持除氧器和凝汽器热井水位的稳定，存在种种缺陷，为了从根本上解决系统用电效率低，水位波动大等疑难问题，我公司机组凝结水泵在设计上采用了一台使用变频器，另一台工频备用。
1 系统介绍
我公司安装2×330MW直接空冷机组，每台机配有长沙水泵厂有限公司生产的2台100%容量C590I-6型筒袋型立式多级离心泵。凝结水经凝结水泵、凝结水精处理、轴封加热器、凝结水主调阀及旁路、低压加热器上水至除氧器。通过调整凝结水主调节阀开度来调节凝结水量，维持除氧器水位稳定满足机组运行需要。另外，凝结水还供给汽轮机低压轴封汽减温水用水，以及低压旁路减温、汽机低压缸喷水减温等用水。为防止机组低负荷运行时凝结水系统超压和凝结水泵汽蚀，还设计有凝结水再循环管路，再循环调节阀配合凝结水主调节阀调整除氧器水位，维持系统运行正常压力。
2 节能项目
（1）使用变频器
由于机组承担深度调峰的任务，因此在低负荷的工况时，流量很小，凝泵电耗过高。因此在设计上采用了凝结水泵电机的变频器。
1.凝结水泵在变频运行时，大大节约了凝泵的电耗率，凝结水主调阀的开度在较高负荷时为100%（200MW以上），负荷较低时可以适当关小主调阀的开度。通过改变凝泵的转速和调整除氧器的水位，相对于主调阀的节流调节较快，而且除氧器水位波动较小通常除氧器水位波动范围在±20mm。
2.凝结水泵变频运行解决了启动时大电流对电机的冲击，延长了电机的使用寿命。异步电机直接启动时，其最大启动电流约为额定电流的7倍，采用星三角启动也达到了 4-5倍。而变频启动时，基本上无冲击电流，其电流是从零开始，随着转速的上升而增加，最大不会超过额定电流，这就消除了对电机的冲击应力，延长了电机的使用寿命。
3.使用變频器降低了转速，低负荷时，凝结水泵低速运转，泵必需的汽蚀余量降低，降低了泵内发生汽蚀的可能性（因泵必需的汽蚀余量近似与转速的平方成正比），延长了水泵的寿命。同时，可减少转子对轴承的作用，延长了轴承使用寿命，同时有关数据说明，机械寿命与转速的倒数成正比，降低凝结水泵转速可成倍的提高凝泵的使用寿命，凝结水泵维护费用自然降低。
4.当凝泵在变频运行时，凝泵出口压力在1.0Mpa-2.2Mpa之间，凝结水主调阀的开度基本都是开满，调门前后几乎没有压差，而且，凝泵出口的压力比较低，凝结水精处理的压差一般是小于0.17Mpa，12.6米到0米泵坑的压差大概为0.2Mpa，凝结水管路本身的阻力造成的压差大概为0.2Mpa，那么实际上凝泵出口压力裕度就很小，当除氧器压力波动较大时，容易发生除氧器不上水的情况，造成除氧器水位波动大。
5. 凝泵在变频运行时，其出口门和调节阀可全开，利用转速调节流量和压力，改善了由于阀门调节时对管系的冲击，降低了调节阀前后管系泄漏的可能性;也由于高压变频器的软起动，有效消除“水锤”效应和空化现象，减小对管网和泵的冲击，所以低压加热器水侧和汽侧的压差较小，而且负荷越低压差越小，低加泄漏事故的几率相对工频要低很多。因此，变频调节延长了泵体寿命和减小了管网及附件的损耗，从而减少了维护工作量，提高了系统的安全可靠性。
6.凝泵在变频下运行时，如果高压变频器长时间运行在1/2工频以下，随着电机转速的下降，电机散热能力也下降，同时电机发热量也随之减少。所以电机的本身温度其实是下降的，仍旧能够正常运行而不至温度过高。电机线圈温度随频率下降而减小，大大降低了线圈的损耗。
7.凝泵变频运行时，凝结水的压力比定压运行低，使得在定压运行时出现的凝结水压力高造成凝结水管道振动大、凝结水最小流量调整门漏流、给水泵机械密封冷却水管道振动和噪音大、调整门容易多次损坏的现象得以消除或减缓。同时，由于小流量时的转速低，这就降低了泵及系统的噪声，改善了运行环境;变频调节还使得调节手段变得简单、可靠，提高了自动装置的投入率。
（2）凝结水泵本体结构改造
1.由于凝泵在选型时靠上限执行，设计余量过大。因此，根据实际负荷要求，将凝泵去掉一级叶轮。
2.凝泵抽叶轮改造的第一效果就是减小扬程与系统配置合理，在额定转速条件下，整个凝泵的效率提高了，电流下降，减少了电耗。
3.但是，凝结水泵去掉一级叶轮后，虽然因为减少了出口压力的裕量而使凝结水泵在运行中更加平稳，能够满足春、秋、冬季的运行要求，但是在进入夏季机组背压较高，主蒸汽和主给水流量较高时，单台凝结水水泵已无法满足系统的需要，需启动备用凝结水泵来维持除氧器水位。其原因主要在于，凝结水泵在经过变频调节后，去掉一级叶轮来减小扬程与系统配置合理所起的作用已经不大。
3 运行调整
泵类设备在生产过程中根据系统需求往往会采用调整法、回流阀、截止阀等节流设备进行流量、压力、水位等参数控制。不仅造成了大量的能源浪费，管路、阀门等密封性能的破坏，还加速了本体、阀体的磨损和汽蚀，严重时损坏设备，影响生产。为了提高凝结水泵系统的整个装置效率，变频运行时，在满足机组参数正常稳定时，尽量全开凝结水主调阀，可以使整个阀门压损基本消除。
在实际运行中，由于电力电子元器件对温度和环境比较敏感，必须单独设置洁净小间供变频器使用，并做好降温散热的措施。凝泵在变频调节运行时，应做好相关的技术措施和事故预想，在机组启动期间或低负荷运行时，应注意维持变频器合适的输出以保证凝泵出口压力，防止压力过低造成工频泵联启;运行中要注意监视变频器调节情况，当除氧器水位波动大时，应及时退出变频器自动调节，在机组突遇甩负荷时，应将变频器自动退出，通过配合凝水主调阀调节除氧器水位，特别是在低负荷时发生凝泵变频器跳闸，备用工频凝泵联启或手动启动后，要及时关小凝水主调阀，调节凝水再循环，防止发生除氧器满水事故。
4 总结
无论是凝结水泵电机使用变频器还是凝结水泵本体结构改造——去掉一级叶轮，都在很大程度上提高了凝泵整体的利用效率，降低了电耗。但由于空冷机组的特性，进入夏季高负荷、高背压的运行工况时，还是出现了单台凝结水泵无法满足机组的用水需求，即凝结水泵电机在经过加装变频器后，继续采取去掉一级叶轮来减小扬程的方法与系统配置合理所起的作用已经不大，其主要的作用为：第一，在变频器故障的情况下，运行泵体结构改造过的凝泵可以发挥很大的作用。第二，在低负荷的情况下，由于工作点的改变，凝泵由低效率区进入高效平滑区，可以提高凝泵的效率。
参考文献：
[1]贾晨霞、闫素英、仲伟浩、赵楠，300MW机组凝结水泵抽叶轮改造及应用分析，[J]电站系统工程，2013
[2]高东军，凝结水泵改造实例，[J]大科技，2012
[3]徐勇、周轶喆、张宝，凝结水泵变频改造后试运分析，[J]发电设备，2008