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600MW机组凝泵节流调节和变频调节经济性分析

发布时间：2011/3/20 阅读次数：932 字体大小: 【小】【中】【大】

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摘要：本文对凝泵节流调节方式和变频调节方式的经济性进行分析计算。常规的分析方法，仅反映凝泵变频改造后，泵组本身的节能效果；本文从机组全局角度，对凝泵变频改造前后的经济性做全面分析。

关键词：凝泵；变频；经济性

节流调节方式经济性分析

表1 节流调节方式各工况的运行数据

机组出力（MW）	凝泵电流（A）	出口压力（MPa）	凝结水流量（t/h）	轴加后压力（MPa）	调阀后压力（MPa）	流动阻力（MPa）	电动机功率（kW）

241	121	2.73	626	2.70	0.66	0.06	1079
393	131	2.60	1005	2.50	0.96	0.09	1184
442	134	2.61	1073	2.49	0.99	0.10	1210
521	141	2.52	1254	2.41	1.17	0.11	1267
601	148	2.33	1498	2.10	1.48	0.14	1349

表1中，凝泵电动机功率为电度表读数差值。

压力表接于轴封加热器凝结水出口放水管上，压力表接于低加凝结水进口放水管上，二者压力差不仅包括调阀的节流压力损失，还包括管路的流动阻力，在节流调节和变频调节两种方式下，此流动阻力相同。实测，在600 MW调阀全开时，凝结水流量为1751 t/h，流动阻力约为0.16 MPa，表1中的流动阻力根据凝结水流量按线性关系折算。根据调阀前后的压差和凝结水流量，可计算出调阀的节流损失为

有效能头是指调阀后的凝结水能头（相对于凝泵进口压力 -0.1 MPa），也即变频方式下，凝泵出口凝结水的能头

根据凝泵出口压力和凝结水流量，可以计算出凝泵效率和凝泵损失，取凝泵电动机效率为0.95

凝泵在设计工况（1800 m³/h，2.87 MPa，叶轮未拆除）下的效率高达85%，601 MW工况时，凝泵效率接近设计效率，而在241 MW工况大节流、低流量情况下，凝泵效率仅为48%，可见在低负荷时，凝泵效率大幅下降。

表2 凝泵节流调节方式计算结果

机组出力（MW）	调阀节流损失（kW）	节流方式凝泵损失（kW）	有效能头（kW）	凝泵效率（%）

241	343	533	148	48.0
393	406	370	348	67.1
442	418	342	390	70.3
521	392	290	521	75.9
601	201	269	812	79.0

低负荷时，虽然调阀前后压差上升，但因凝结水流量大幅下降，故节流损失也随之下降，由表2可知，在机组出力约440 MW时，节流损失最大。

2 变频调节方式经济性分析

因同样工况下，变频调节方式和节流调节方式的有效能头相同，即，根据以上计算出的有效能头，可以推算出变频器损失，取凝泵电动机效率为0.95，变频器效率为0.96（说明书标称），变频调节方式下凝泵效率较难推算，这里取节流调节方式下对应工况的凝泵效率，即取

变频方式下的凝泵损失为

分析节流调节方式和变频调节方式下的各种损失，同样工况下两种调节方式的流动损失相同，不同的是节流方式下存在调阀节流损失，变频方式下存在变频器损失，两种调节方式下的凝泵损失也不相等。

节流损失和凝泵损失都可以转变为热量使凝结水温度升高，此热量可被热力循环所利用，设热力循环效率为35%，则两种调节方式的实际损失之差为

表3 两种调节方式损失的计算结果

机组出力（MW）	调阀节流损失（kW）	节流方式凝泵损失（kW）	变频方式凝泵损失（kW）	变频器损失（kW）	损失之差（kW）

241	343	533	161	13.6	452
393	406	370	171	22.8	371
442	418	342	165	24.3	362
521	392	290	166	30.1	306
601	201	269	215	45.0	120

因为凝结水流量很大，在241 MW工况下，节流前后的凝结水温升约为2℃；在601 MW时温升约为0.5℃。

图3 两种调节方式的损失之差曲线

3 全年经济性估算

从图3中可知，不同工况下两种调节方式的损失之差不同，且与机组出力呈非线性关系，故估算全年节省的电能必须进行分段计算。

根据华东电网网站的288点出力曲线进行编程分析，去除部分错误数据和机组停机当天的数据，1号机组2003年和2004年各负荷段所占的比例如表4所示。

表4 全年节省电能估算结果

出力范围（MW）	损耗之差（kW）	2003年		2004年
出力范围（MW）	损耗之差（kW）	比例（%）	年节省电能（kWh）	比例（%）	年节省电能（kWh）
<260	452	0.78	29,262	2.42	90,789
260~300	430	1.17	41,757	2.38	84,942
300~340	410	7.10	241,613	6.79	231,064
340~380	385	7.80	249,249	7.24	231,354
380~420	362	10.51	315,783	10.60	318,488
420~460	362	8.13	244,274	7.96	239,166
460~500	345	5.14	147,184	5.48	156,920
500~540	305	9.53	241,252	11.35	287,325
540~580	225	15.31	285,914	16.90	315,608
≧580	120	34.53	343,919	28.88	287,645
合计			2,140,308		2,243,300

假设每年停机20天，全年运行时间以8300小时计，则变频调节方式较之节流调节方式，全年可节省电能约220万kWh。设上网电价为0.30元/kWh，估算出全年节省资金约为

4 节流调节改为变频调节方式必须考虑的问题

4.1 变频装置的可靠性，这是最重要的问题。

4.2 变频装置输出的波形含有大量频谱很宽的谐波，对凝泵电动机的影响如何。

4.3 变频装置对电源有谐波干扰，对同一电源系统的其它设备的运行有多大的影响。

4.4 凝泵在变转速调节下的特性是否满足要求，是否可以实现所有工况下的无节流调节。

4.5 变频调节方式是否能够满足凝结水其它用户的要求，主要考虑是否能满足给泵密封水的流量和压力。

4.6 低输出功率情况下，变频装置的效率（说明书里仅有满负荷时的效率）。

4.7 变频装置的年维护和检修费用。

4.8 采用变频调节后，凝泵的调节特性问题，及与热控DCS的配合问题。

4.9 变频装置的寿命。

作者简介：

郭进，高级工程师，发电部经理，从事运行管理工作，上海吴泾第二发电有限责任公司，上海市闵行区龙吴路5100号（邮编：200241）

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