給水母管協調系統的經濟性分析獲獎科研報告摘

要：火力發電廠中給水泵是電耗大戶，約占廠用電的25%左右。因此，降低給水泵的電耗是減少發電廠的廠用電、提高發電廠的供電能力、降低生產成本的一個重要因素。本文對某電廠平衡協調壓力控制系統改造情況進行經濟性分析。

關鍵詞：給水泵;母管壓力;調節;節能

1、給水系統概況

某電廠6臺鍋爐（#1、2鍋爐到服役期停用）給水采取的是母管制模式，9臺給水泵（#5、9、#10給泵為調速泵，其余為定速泵，其中#1給水泵隨機組停運）向冷給水母管供水，給水從冷給水母管出來后進入6臺汽機的高壓加熱器進行加熱，加熱后的給水又進入熱給水母管，后分別經過6臺鍋爐的給水調整門進入鍋爐的省煤器，最后進入各臺鍋爐的汽包。

在整個母管制給水系統中，鍋爐熱給水母管的壓力是最重要的參數之一，必須維持在所希望的數值。若母管給水壓力太低，可能會造成鍋爐斷水的嚴重事故;而若給水壓力太高，則給泵的電流會大大增加，給泵的電耗明顯增加;若母管給水壓力波動大，必定會嚴重影響進入鍋爐的給水流量，從而嚴重影響所有鍋爐的汽包水位波動大，十分不利于鍋爐的安全、經濟運行。另一方面，鍋爐負荷的變化會使進入鍋爐的給水流量發生變化，鍋爐給水流量的變化又會嚴重影響給水母管的壓力，而且等到給水母管壓力變化后再由運行人員進行手動調節，調節時間上已經滯后，嚴重影響鍋爐運行安全或造成電能的浪費;運行人員保守安全操作，也致使母管給水壓力長期一直高位值（13.2-13.4MPA）運行;綜上述原因使給泵電耗（給泵耗電率5.8-5.9kW.h/t）一直高居不下，使全廠廠用電率偏高，造成較大的指標落后，巨大效益流失。急需提高給水泵調速功能，穩定給水母管壓力，減少給泵耗電量。

2、改造方案

2.1對#5、#9、10給水泵控制方式進行改造，在集控室增設一臺控制操作站;增加安裝DCS控制機柜一面。

2.2更換#5、#9給水泵耦合器電動執行器

效果驗證：更換新的智能PS執行器，控制效果較好，靈敏度滿足要求。

2.3進行2臺調速給水泵特性試驗，鍋爐給水系統最低容忍給水母管壓力運行實驗。

效果驗證：對2臺調速給水泵的耦合器開度、電機電流、母管壓力、給水泵出口壓力等參數進行特性試驗，找出每一臺給水泵的安全運行區間，以及各參數之間的關系，有助于自動控制參數的優化完善。

2.4系統搭建。

將#5、#9、#10給水泵相關信號接入至給泵協調控制系統，有助于在同一平臺上實現自動控制方案

2.5將鍋爐總負荷信號接入給水泵協調控制系統內

有助于實現鍋爐總負荷前饋控制，及時消除負荷變化對給水母管壓力的影響。

2.6自動控制方案的實施

采用多變量復合平衡協調控制系統實現對某廠給水母管壓力自動控制，提高給水泵調速功能，降低給水母管壓力，減少給水泵耗電量。

多變量復合平衡協調控制系統具有以下特點：

2.6.1將鍋爐總負荷作為控制系統前饋

2.6.2采用復合控制器，將3臺調速給水泵融為一個復合控制模塊中，既能單獨設置每臺給水泵的控制參數，又能實現投入自動的給水泵的任意組合，能夠實現給水泵調速功能的最優組合，切實減少給水泵耗電量

2.6.3采用平衡模塊控制器，實現3臺給水泵控制指令增量輸出，克服給水泵不同開度區間特性不同的缺點。

2.6.4采用給水泵快速響應控制，即在鍋爐增減負荷時，若一臺給水泵耦合器開度達到上下限，則其余投入自動的給水泵立即啟用快速響應功能，加快調節，保持給水母管壓力穩定。

2.7控制參數調整優化

2.7.1調整#5、#9給水泵各自的控制參數，達到控制最優化，及時調整開度，穩定母管壓力，在鍋爐負荷基本穩定情況下，給水母管壓力最大動態偏差控制在±0.02MPa以內[3]。

2.7.2調整給水母管壓力設定值，目前給水母管壓力設定值降低至12.75MPa運行，且具有繼續下調給水母管壓力定值的潛力。

2.7.3調整2臺給水泵各自的運行上下限，根據給水泵自身特性及安全高效的運行區間，選擇合理的運行上下限。即保證給水泵的安穩節能運行，同時也保證給水母管壓力穩定。

以上措施實施完成后，熱電廠給水母管系統實現了自動控制，降低了給水母管壓力，自動控制系統運行平穩，給水泵總耗電量降低明顯。

3、節能效果

3.1控制效果

通過調整鍋爐總負荷前饋相關參數，達到鍋爐總負荷變化時及時進行調整，穩定給水母管壓力。在鍋爐負荷較大范圍變化情況下，給水母管壓力最大動態偏差控制±0.02MPa以內。給水系統自動調節及時有效，母管壓力穩定。

3.2節電效果：

給水母管壓力有壓紅線運行空間的節能空間產生巨大。以目前給水壓力13.1MPa高位運行狀況，改造后保守估計給水壓力可以降至12.75MPa安全穩定運行，按照現有已實現的給水泵調速改造案例分析，保守預估降壓運行后#5、#9調速給水泵電流平均下降共約35--40A（6KV電機）。按每臺泵全年運行時間在8000小時，電機功率因素在0.85計，因此，

兩臺調速泵降壓運行：

總的年節能量預估為P=1.732*6000*35*0.85*8000=247.3萬度——P=1.732*6000*40*0.85*8000=266萬度。

3.3無形效益

給水母管壓力穩定運行，有利于鍋爐汽包水位的穩定，而且使鍋爐蒸發區流速更加穩定，有效提高過了鍋爐蒸發區的熱交換效率，對提高鍋爐的效