減少開式泵運行時間降低廠用電率

（華能北方上都發電有限責任公司，內蒙古自治區 正藍旗 027200）

一、選題理由

1.開式泵長期在工頻模式下運行，造成電機在額定電流下工作，既浪費電能及增加廠用電，又影響電機壽命。

2.開式泵工頻運行，造成開式水量相對過大，開式水用戶經常調門開度很小，節流損失較大。

二、現狀調查

（一）我們調查2018 年#4 機開式泵全年運行的本地汽溫和開式水溫并將數據匯總、分析：

優化前：開式水系統來水自輔機循環水系統，輔機循環水系統每臺機配有一臺輔機泵運行，一臺輔機泵備用，出口壓力達到0.28MPa，至開式泵入口壓力為0.24MPa，機力通風塔風機通過高、低速切換來冷卻循環水。輔機水來水通過開式泵可升壓至0.38MPa 左右，完全滿足開式水用戶、水環真空泵、主機潤滑油冷卻器需求。通過調查發現，夏季高溫時期，通過機力通風塔風機高速運行，開式水溫度可控制在26 攝氏度，閉式水溫最高升至34 攝氏度，溫度完全滿足閉式水用戶。

由于上都電廠所在正藍旗地區冬季氣溫較低，且時間較長，最低環境溫度達到-35 攝氏度，導致循環水溫度很低，開式水溫度最低達到6 攝氏度，停運機力通風塔風機時，開式水溫12 攝氏度，此時開式水用戶用水量下降較多，輔機循環水泵工頻長期運行，來水壓力為0.24MPa-0.25MPa，可以滿足開式水用戶用水量。冬季氣溫最低時，三臺機力通風塔風機可停止運行。

（二）2018 年#4 機開式泵全年啟停情況和運行電流參數匯總、分析：

2018 年#4 機除了機組調停和大小修之外，開式水系統基本連續運行，這樣一來開式泵保持長周期工頻運行可見電耗之大，明顯影響機組廠用電率，同時又降低該泵使用壽命。經過統計、計算#4機組的開式泵當年的9個月電耗：

公式：W=UIt

W：電量單位（MWh）

U：電壓單位（V）

I：電流單位（A）

t：時間單位（t）

W=UIt=75×3000×（270×24）=1458MW

三、目標確立

開式水所帶用戶既包括開式水直接用戶，也包括閉式水熱交換器，所以開式水供水量，應根據開式水和閉式水用戶所需冷卻水是否能夠滿足來確定。

根據規程所列開、閉式水各用戶冷卻水溫度可知，開式水運行需滿足閉式水溫為24-35℃，因此開式泵運行方式應根據閉式水系統回水溫度確定。

開式泵改造前的狀況可以總結為，長期工作在工頻模式下，提供的開式水量過大，用戶消耗不了，造成電能浪費。合理調整開式泵的運行方式，實現開式泵既安全又節能的運行。首先，我們要探討一下停開式泵節能是否可行。

（一）理論依據

我們需要引入幾個定律

1.流量比例定律：水泵的流量與轉速成正比

Q1/Q2=n1/n2

2.揚程比例定律：水泵的揚程與轉速的平方成正比

H1/H2=(n1/n2)

3.軸功率比例定律：水泵的輸出功率與轉速的3 次方成正比

（二）依據規程設備參數：

根據軸功率比例定律

P2/P1=(268.4/400)=0.671

上表各項參數對比，停運開式泵滿足開式水各用戶用水壓力，同時，在此假設條件下停泵運行耗能會降低，且安全。

四、原因分析

針對#4 機開式泵運行進行多方面分析，工頻運行確實安全、可靠，保證供水量，長周期一臺運行，一臺備用。但這種運行方式存在以下不足：

（一）電機壽命降低，夏季高溫時節，電機繞組溫度偏高。

（二）電機長時間運行，線圈損耗嚴重。

（三）低溫環境下，開式水用戶用水量低，易造成節流損失，同時對調節閥門沖刷嚴重，影響調門使用壽命。

（四）由于高壓設備，設備用電量偏大，對廠用電率明顯有影響，造成廠用電率升高。

五、要因確認

工頻運行方式的優點是開式循環冷卻水水量大，開式水可靠性較高。但是缺點也十分明顯：

（一）開式泵轉速不能調節，無法根據用戶需要調整開式水量，運行方式不靈活。

（二）開式泵長期在工頻模式下運行，造成電機在額定電流下工作，既浪費電能，又影響電機壽命。

（三）開式泵工頻運行，造成開式水量相對過大，開式水用戶經常調門開度很小，節流損失較大。

所以，經過上述分析，采用停運開式泵運行方式還是可行。

六、制定對策

根據本次現狀調查及目標分析，對本次課題的“減少開始泵運行時間，降低廠用電率”制定如下對策。

（一）抽調2018 年開式泵運行的相關數據。

（二）計劃選取1-4 月份、10-12 月份的開式泵停運后輔機水系統、開式水系統、閉式水系統運行數據。

（三）小組成員跟蹤每月環境溫度對應下的輔機水溫和開式水溫度。

（四）同時記錄停泵后，開式水用戶溫度變化幅度。

（五）針對停泵后的運行工況，制定因開式水溫度、用戶溫度高、開式水壓力低的安全措施。

（六）針對停泵后的開式泵出口門開關邏輯進行修改，保持出口門全開。

七、對策實施

從2019 年1 月份開始，執行該課題對策，通過人員實施跟蹤每天氣溫變化和對比上一年的氣溫、開式水溫情況，完全可以實現開式水系統停開式泵可以安全運行。進行統計，1-4月份、10-12月份開式水系統保持停泵運行方式。與預期相符，各項參數負荷規程規定參數。

根據規程所列開、閉式水各用戶冷卻水溫度可知，開式水運行需滿足閉式水溫為24-35 度，因此開式泵運行方式應根據閉式水系統回水溫度確定。

a、當開式水用戶溫度調節閥關閉50%或全關，且開式水溫在20 度以下且閉式水低于24 度時，停止開式泵。

b、當開式水溫度超過20 度，或閉式水溫度24 度時，開式水用戶溫度調節閥全開時，恢復開式泵運行。

c、提前控制輔機水溫度，按輔機水實際溫度及時啟停機力通風塔風機，保持開式水溫度滿足可以停泵需求。

d、當停運開式泵時，應對兩臺開式泵出口邏輯進行更改，停運期間出口門全開。

e、監視輔機水供水壓力、開式泵出口壓力，滿足開式泵出口壓低不低于0.2MPa。

八、效果檢查

下圖為開式泵投運與停運在2018年和2019年典型月份的對比?？梢钥闯?，春季和秋季、冬季，既開式水需求量在較低水平，開式水系統改為停開式泵運行方式可節約可觀的電能，能耗為零，每天都可降低大量電耗。

九、經濟效益

靈活調整開式泵運行方式，可以節約大量的電能，根據抽樣統計結果顯示，全年按此方式運行，單臺機組可以節省電量981.68MW，節省資金：312174.24元，按照這此數據全廠6 臺機組共計可節省1873045.44 元。

十、鞏固措施

為了開式水系統運行安全可靠，小組所有成員經過各方面考慮，總結一下措施進行鞏固

（一）為了同流效果更好，減少節流損失及提高開式水壓力，達到更好的冷卻效果，對開式泵組進行加裝旁路系統。

（二）優化開式泵停運狀態時的啟動邏輯，開啟出口門，保證發生異?？梢约皶r啟動。

（三）定期對開式泵入口濾網進行沖洗，保證最小開式水壓力。

十一、總結及下一步打算

通過以上分析對比可以得出，開式泵的優化運行需要根據開式水用戶需求和開式水溫度靈活地調整運行方式。所以，春秋冬季減少開式泵運行小時是最佳的節能方式。我公司所處的張家口地區冬季較長，當氣溫下降后根據邊界條件及時調整開式泵運行方式，倒為旁路運行，可以降低設備損耗，提高冷卻質量。但無論何種運行方式，開式泵的節能優化運行必須要以安全為前提，在投旁路和直接經過開式泵運行方式下，更要加強開、閉式水用戶的溫度，發現異常時根據需要及時調整，優先保證機組穩定運行。

結語：

在此基礎上，針對5-9 月份期間開式水冷卻用戶用水量大的時候，進一步研究是否可以再降低開式泵出力，根據具體情況，滿足用戶冷卻條件，進行水量可調式的調整方式。針對這一情況，小組成員研究結論：將一臺開式泵改成變頻模式，一臺工頻備用，這樣一來，在原有的基礎上，全年電量可以進一步降低，達到最佳節能效果。