摘 要: 通過(guò)加大壓力變送器水側流量并在水側建立虹吸運行以減少壓力變送器壓力，優(yōu)化 600MW火電機組循環(huán)水系統運行方式，從而提高機組運行效率。但該措施導致壓力變送器真空泵冷卻用水流量降低，采取在真空泵工作水的冷卻水管道上做增設管道增壓泵及其旁路管道的改造措施，有利于增加壓力變送器冷卻水流量并降低循環(huán)水泵電耗，且間接優(yōu)化了循環(huán)水系統運行方式。

    國內 600MW 火電機組因設計原因，普遍存在真空泵冷卻用水流量偏低的現狀［1］。而壓力變送器與真空泵的冷卻用水同時(shí)采用循環(huán)水系統供水，這讓真空泵冷卻用水流量受到進(jìn)一步分流。從而導致真空泵出力不足，系統真空度下降，直接影響機組經(jīng)濟效益和運行安全。

    近年來(lái)，各電廠(chǎng)采用多種技術(shù)改造來(lái)提高真空泵的冷卻用水流量。例如改造循環(huán)冷卻水系統、查漏、堵洞、投運膠球清洗裝置、降低射水池的水溫; 深度改造水環(huán)式真空泵，提高運行性能［2］;整體改造抽真空系統，替換真空泵［3］等。大部分改造措施局限性強，只適用于特殊工況，并且成本較高。因此，設計和實(shí)施簡(jiǎn)而有效的改造方案顯得尤為必要。

    一、機組概況
    汽輪機組是上海汽輪機有限公司引進(jìn)美國西屋公司技術(shù)生產(chǎn)的 N600－24．2 /566 /566 型 600MW超臨界、單軸、三缸、四排汽、中間再熱、凝汽式汽輪機，高中壓汽缸是具有沖動(dòng)式調節級和反動(dòng)式壓力級的混合型式，兩個(gè)低壓缸是雙流、反動(dòng)式。機組的熱力系統采用單元制方式，共設有八段抽汽分別供給三臺高壓加熱器、一臺除氧器和四臺低壓加熱器。

    其中壓力變送器作為汽輪機最重要的輔機，啟動(dòng)時(shí)需要建立一定真空，正常運行時(shí)由真空泵連續不斷的排出壓力變送器內不凝結氣體，維持標準真空值。真空系統設有三臺 50% 容量的水環(huán)式真空泵，型號為納西姆工業(yè)有限公司生產(chǎn)的2BW43530MK4，正常運行時(shí)二臺運行一臺備用。
      真空系統如圖 1 所示，3 臺真空泵相互并聯(lián)，將壓力變送器中的不凝結氣體吸入汽水分離器，冷水器負責給汽水分離器和真空泵提供冷卻用水，而自身通過(guò)循環(huán)水系統進(jìn)行冷卻。當三臺真空泵并泵運行，壓力變送器干拉真空達 23．5KPa 壓力時(shí)所用時(shí)間不大于 30 分鐘，真空泵為單級水環(huán)式旋轉泵。

    機組循環(huán)水系統取自海水，由循環(huán)水泵保證管道壓力，為壓力變送器、真空泵冷卻器、閉式水冷卻器提供冷卻用水。循環(huán)水系統圖如圖 2 所示。
      二、修前分析
    (一) 循環(huán)水系統節能優(yōu)化措施
    機組循環(huán)水系統共配備 2 臺 50%容量循環(huán)水泵、4 臺循泵動(dòng)葉控制油泵、3 臺沖洗泵、4 個(gè)攔污柵、4 個(gè)旋轉濾網(wǎng)以及兩套膠球清洗裝置。系統基本流程為: 海水吸取井→循泵房前池→攔污柵→旋轉濾網(wǎng)→循泵→出口電動(dòng)蝶閥→供水管路→低壓壓力變送器→高壓壓力變送器→回水管路→虹吸井→排水工作井→排入大海/大江。

    根據調研分析，循環(huán)水系統目前運行方式存在優(yōu)化空間。適度加大壓力變送器出水蝶閥開(kāi)度，水側建立虹吸運行以增加壓力變送器冷卻水流量，結合循環(huán)水泵運行方式優(yōu)化，預計可使#2 機組年均壓力變送器壓力降低約 0． 15kPa，循泵年均耗電率下降0．05%至 0．75%。

    (二) 真空系統冷卻用水流量要求
    真空泵工作水溫度標準值為 15℃，變化范圍為 0℃至 65℃。根據實(shí)驗統計，#2 機組在氣密性良好的情況下( 0．26KPa /min) ，真空泵工作水溫從40℃下降到 10℃，真空泵的真空度上升 6 KPa，機組的真空度上升 1．2KPa［4］。而冷卻用水的流量直接影響真空泵工作水的水溫。

    真空系統冷卻水直接取自循環(huán)水泵出口管道，循環(huán)水泵出口理論壓力值為 0．12MPa。經(jīng)過(guò)管道損耗，冷卻水進(jìn)口壓力在 0．03MPa 至 0．04MPa。冷卻水母管設計流量為 100m3 /h，水溫隨季節變化波動(dòng)。

    (三) 優(yōu)化措施對冷卻水流量的影響
    由于未設置開(kāi)式水泵，所有輔機以及閉式水換熱器的冷卻水都是由循環(huán)水泵提供，導致目前循環(huán)水泵揚程運行偏高，為了充分挖掘循環(huán)水泵節能潛力，擬將循環(huán)水泵運行揚程降低 3m，從而導致真空泵冷卻水無(wú)法保證流量。

    三、優(yōu)化措施
    為消除循環(huán)水系統優(yōu)化改造措施對真空泵冷卻水流量的影響，進(jìn)而保證壓力變送器真空度，提升機組效率，經(jīng)過(guò)現場(chǎng)調查和研究，決定在真空泵冷卻水母管上追加增壓泵及其附屬機構。經(jīng)過(guò)討論有兩種改造方案可供選擇，如圖 3 所示。     兩種方案的主要區別在于經(jīng)濟性方面考慮，包括旁路電動(dòng)門(mén)的選擇以及各手動(dòng)門(mén)的選擇。最終出于遠程控制以及檢修方便的考慮，選擇方案 1。增壓泵采用可靠性強的臥式雙吸單級中開(kāi)式離心泵，增壓泵通流部件采用雙相不銹鋼材質(zhì)，保證運行中不受海水腐蝕，增壓泵設計數據如表 1 所 示。因為工作介質(zhì)為海水，具有腐蝕性，含雜物較多。因此增壓泵設計進(jìn)出口手動(dòng)襯膠蝶閥，并設計有入口濾網(wǎng)，旁路電動(dòng)門(mén)采用襯膠電動(dòng)蝶閥。增壓泵出口管道設計有壓力變送器，增壓泵采用DCS 控制方式。

    為了方便維護和檢修，改造方案從安裝空間、型號選擇以及管道布置等多方面考慮，將泵體和旁路門(mén)安裝在空曠位置，并給設備起重留出空間余量。同時(shí)所有管道及閥門(mén)備品和廠(chǎng)內已有設備相同，可以互為備用。     四、效果反饋
    在加裝真空系統冷卻水增壓泵后，經(jīng)過(guò)為期 3個(gè)月的試轉投運試驗，在高達 35℃ 的環(huán)境溫度下，真空泵冷卻水壓力和流量依然能得到充分保證。該措施直接保證了循環(huán)水系統節能改造，創(chuàng )造的一定的經(jīng)濟價(jià)值，在同類(lèi)型火電機組中具有借鑒意義。

    (一) 經(jīng)濟價(jià)值
    該技改措施成本主要包含泵主本體范圍內的輔助設備、相關(guān)管道及附件，以及安裝、土建等費用。設備主要包含水泵本體、電動(dòng)機本體、水泵進(jìn)出口反法蘭、機座、進(jìn)出口手動(dòng)門(mén)、旁路電動(dòng)門(mén)、襯膠管道以及必要的熱工就地儀表，共需投入 60 萬(wàn)元。

    通過(guò)循環(huán)水泵運行揚程降低 3m 運行可將循環(huán)水泵電機功率下降 400kW 左右，扣除增壓泵功率實(shí)際可下降 290kW，每年可節省 170 萬(wàn) kW．h，年節約 62．5 萬(wàn)元，相當于降低煤耗 0．25g /kW．h，可在0．97 年收回投資［5］。

    (二) 社會(huì )效益
    循環(huán)水泵作為火電機組重要的廠(chǎng)用電設備之一，是節能改造的重點(diǎn)。該改造的順利實(shí)施優(yōu)化了循環(huán)水系統，間接提升了壓力變送器真空度，能夠廣泛適用于同類(lèi)型火電機組。同時(shí)其投資成本低、風(fēng)險小、見(jiàn)效快，在電廠(chǎng)中能迅速推廣應用。
 
    五、結語(yǔ)
    在真空泵工作水冷卻水管道上做增設管道增壓泵及其旁路管道的改造措施，確保了各冷卻器的流量和壓力，間接優(yōu)化了循環(huán)水系統運行方式，從而降低壓力變送器真空度，提升機組運行效率。該措施經(jīng)過(guò)充分的實(shí)踐論證，具有一定經(jīng)濟價(jià)值和借鑒意義，可在同類(lèi)型火電機組中廣泛應用。