火力发电厂循环水泵优化运行与节能措施
电力建设
专栏
火力发电厂循环水泵优化运行与节能措施
莫子高
摘要：在节能降耗减排呼声日益高涨的今天，本文着眼于火电厂循环冷却水供水系统中的核心设备———循环水泵，对其运行方式和对整个系统的调节作用进行分析，提出了通过调节循环水系统流量达到节能的三种措施，并分析了其各自发展前景。关键词：循环水系统；流量调节；循环水泵；节能
火电厂由于提供热机冷源和各种冷却的需要，需要大量的
需要冷水冷却水连续供应。一座百万千瓦的凝汽机组火电厂，
水量30m3/s，通过循环水泵将如此大量的冷却水压入凝汽器中与做功后的过热蒸汽进行热交换。因此电厂中循环水泵能耗很高，如何降低机组供电煤耗，为更好的节能降耗，降低发电成本，设计中对电厂冷端的改造和优化成为关键环节。
1火电厂循环水系统概述
发电厂冷端系统是由汽轮机低压缸的末级组、凝汽器、循环供水系统及空气抽出系统等组成。汽轮机的凝汽系统就是做功后的乏汽进入凝汽器汽室，然后通过循环水泵将大量的循环冷却水升压送入凝汽器水室，通过热交换使得汽轮机排汽冷凝成凝结水，并在汽轮机排汽口处建立和维持汽轮机末端的真空。
验和环境温度等因素调整循环泵运行台数，虽然有一定的经济性，但其效果取决于电厂运行人员的操作水平和判断能力，随机性较强。
根据图1，一般机组运行最佳背压是通过机组微增出力试验和机组循环水泵耗功试验优化得到，具体方法如下：通过机组微增出力试验，得出机组在不同负荷下，微增出力与背压的
凝汽器背压与关系。由试验可以得出当前循环水温度条件下，
循环水流量的关系，当循环水温度改变时，由凝汽器变工况特性予以修正。通过改变循环水泵的运行方式，得出循环水泵1机2泵、最佳2机3泵和1机1泵运行时流量与其耗功的关系。运行真空是以机组功率、循环水温度和循环水流量为变量的目标函数，在量值上为机组功率的增量与循环水泵耗功增量之差最大时的凝汽器压力。
2.2循环水泵转速调节
大功率循环水泵改变转速的方法主要是通过变极调速和变频调速两种手段，近几年以来，变频调速发展很快，是通过改变供给电动机的供电频率，来改变电机的转速，从而改变负载的转速，具有效率高、调速范围宽、精度高、调速平稳、无级变速
压力与转速的平等优点。水泵的流量与转速的一次方成正比，
方成正比，功率与转速的三次方成正比，当通过降低转速以减少流量来达到节流目的时，所消耗的功率将降低很多。
（1）循环水泵变极调速原理
电机的转速满足以下的关系式：
（1）n=60f/P
式中n为电机转速；从上式f为电源频率；P为电机极对数。我们可以看出，改变电机的极对数就能改变电机转速。可以把循环水泵电机定子线圈抽出，重新下新线圈，同时在定子绕组上引出多个接头，根据需要改变这些抽头的连接方式，实现电机转速的变化。一般可以有两种转速，也就是我们说得双速电机，如12极和14极。
（2）循环水泵变频调速原理
）式所示，连续改变电机的频率也能连续、平滑的改变如（1
电机转速。变频调速时，希望气隙磁通量基本保持不变。这样，
激磁电流和电动机的功率因素可以基一方面磁路的饱和程度、
本不便，另一方面，电动机的最大转矩亦可以保持不变。要保持气隙磁通不变，在调节频率的同时，要同比的调节定子端电压。
上图中横坐标为冷却水流量Q；纵坐标为凝器汽真空P和
功率的增加ΔW；Wi表示汽轮发电机组发电增加功率；Wc表示
横循环水泵消耗的功率；由上图可以看出A点是经济运行点，
坐标所对应的是冷却水的经济流量Q经济，此时所对应的凝汽器真空也就是最佳真空。
2循环水系统调节措施
由于循环水进水温度的变化、季节性负荷需求和机组调峰的需要等方面的影响，为了保证机组一直处于最优化运行状态，就必须保持机组在各种工况下的循环水经济流量，从而得到凝汽器运行的最佳真空。因此如何调节循环水流量成为电厂循环水系统节能的关键措施。
2.1通过开泵台数调节
目前大多数电厂比较常用的调节方法是通过启停循环水泵的台数来达到改变循环冷却水量的目的：一机二泵扩大单元制方式：设置二台50％容量的循环水泵，冬季运行一台，夏季运行二台，春秋季节两机三泵（即运行三台循环水泵，供两台机组）；一机三泵方式：设置三台33％容量的循环泵，冬季运行一台，春秋季运行二台，夏季运行三台。运行人员主要根据运行经
2.3循泵导叶和叶片的安装角度调节
可调叶水泵可分为动叶可调和静叶可调，有级和无级，静
叶可调水泵以往用得比较多。但由于静叶可调采用人工控制，分不同季节和不同运行工况停泵后人工调叶，操作管理繁琐，节能效果不理想。而采用动叶无级可调叶泵并配套全自动调叶软件是通过不停泵的状态下来调节叶片角度，改变水泵的流
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广东科技2009.10.总第223期
专栏
电力建设
小型化220kV城市变电站的方案设计
黄焕辉
（广东省江门市529000）
摘要：随着城市建设的高速发展，城市用电持续增长、供电矛盾日益突出，220kV城区变电站是解决当前城市供电矛盾的一个有效途
城区供电变电站必须采用简洁明了、稳定可靠、占地面积小的布置。本文作者结合工程实例，以电气主接线及设备选型、变电站总平径。
面布置为重点对该变电站的设计进行了重点阐述。对缩小城区变的占地面积方面，通过设备选择、方案优化等进行分析，给城区变的设计提供一个可行的设计思路，可供参考。关键词：城区；电气主接线；配电装置；平面布置；组合电器；环境保护；节能措施220kV变电站；
1引言
随着国家经济建设的飞速发展和人民生活的提高，城市用电负荷快速增长，对电力供应的需求以及对电力供应的可靠性
然而，和供电质量提出了更高的要求，近几年新建了许多电站。
由于有限的土地资源不能同时满足各个方面用地的需求，因此，在土地资源紧张而供电迫切的城区，如何减少变电站所占用地的面积，减少由于征地、拆迁造成变电站造价过高等因素成为当务之急。该文就以上问题，结合220kV某变电站的实际情况，进行设计方面的探讨。
减少占和灵活性。简化主接线还具有如下优点:减少设备数量、
减少建设投资和降低运行维护费用。地面积、根据《220～500kV变电站设计技术规程》（DL/T5218-2005）有关电气主接线的设计原则，该220kV变电站电气主接线如下：
220kV远期4回出线，采用双母线接线，110kV远期12回出线，采用双母线接线，采用单母线分段10kV远期30回出线，接线。
4平面及外观布置
根据工程的站址位置，且位于城市中心地域等现实情况，选用了220kV、（GIS），除主变压器外，110kV封闭式组合电器设备其它设备均为屋内布置，既美化环境，又使运行可靠安全。利用北侧马路取代部分站前区功能，故仅设计较小的站前区，将220kV配电装置室、110kV配电装置室、10kV开关室、电容器
主控楼等不同功能的建筑单元进行联合布置在一栋综合楼室、
独立食堂、会议室、过多内，减少建筑物的占地面积。对门卫室、
的休息间、检修间等独立布置非必须的辅助建筑予以删除。由于采用了上述设备和布置型式，使得该站围墙内占地仅为
约为同等规模变电站占地面积的1/4。5700m2，
在总平面布置上考虑各级电压出线方向，由北向南分别为：
综合楼、主变压器，主变运输通道。220kV出线区、10kV母线桥、
综合楼设计由上层至下层分别布置220kV配电装置、110kV配电装置、10kV配电装置、电缆层。综合楼内布置有主控室、220kV配电装置室、110kV配电装置室、10kV配电装置室、10kV电容器室、站长室、休息室等。总平面布置紧凑合理，仅由环形道路、综合楼及主变构架组成。导线和控制电缆，运行、维护、管
使站内的环境舒适、美观。理十分方便。空闲场地进行了绿化，
四台主变呈“一”字形布置，互相之间用防火墙隔开，半封闭
2设计原则
在城市电网建设中，首先应当解决的是城市变电站的建设
问题，建设城市变电站应当遵循的基本原则是:
（1）足够的变电容量以满足供电区域内中长期规划预测的负荷要求；
（2）可靠灵活的主接线方式；）结构紧凑，设备体积小，占地面积小；（3）主设备技术性能优越，可靠性高，检修频率低，噪声低；（4）自动化程度高，通信误码率低，可靠性高。（5
根据以上原则，选择220kV作为城市电源点，可以充分发挥容量大、通道省、占地少、投资相对经济的优点。因此，220kV城市变电站是解决城市供电矛盾的一个有效措施，同时也将是今后城市电力系统发展的一个方向。
3变电站电气主接线
随着电网建设的不断完善，电气设备可靠性的不断提高，变电站主接线将向简化方向发展。简化主接线后不但不会降低变电站的可靠性和灵活性，在某种程度上反而能够提高可靠性
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量、扬程参数，使得循泵适应机组的各种工况，运行更经济，充分发挥其节电功能，也适应于电厂循环水系统无人值班的管理方式。动叶可调泵与传统的固定叶泵比较，动叶可调泵制造技
造价高。术难度大、
方式对应系统不同的效益，在我国南方海滨电厂，水温变化一
般只是在冬季偏低，所以设计中往往采用成熟的一机两泵扩大单元制或一机三泵单元制循泵配置方式，一般仍可满足在冬季运行中用调整水泵运行台数来达到在水温偏低时调小流量的作用。随着变频调速技术的日益成熟和国产化率的提高，其设备价格已有较大幅度下降，因此可以看作是电厂循环水系统节能降耗的一个发展方向。
（作者单位：广东省电力设计研究院）
3循环水系统节能前景
以上针对火电厂循环水系统这个庞大的动力系统节能降
耗提出了调节循环水系统水量的三种措施，即通过开泵台数调
通过水泵转速调节和通过水泵叶片角度调节。不同的调节节、
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