杨莹
中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司 河北 石家庄 050031
摘要：凝结水泵是汽轮机热力循环中不可缺少的重要设备，本文就某300MW级火电机组工程的凝结水泵选型及变频做专题研究，对容量、技术方案和经济性等进行对比分析论述，从而选择最佳配置方案。
关键词：凝结水泵 配置
1 引言
凝结水泵是凝结水系统的主要设备，凝结水泵同给水泵一样，在电厂尤其是在热电厂系统中有很重要的地位，其运行可靠性和经济性对于机组的安全、经济运行影响很大，因此需认真选择凝泵的配置方案。
2 凝结水泵台数及容量的选择
目前，国内投运的300 MW级机组凝泵配置大部分为：2×110%最大凝结水量容量凝结水泵或者3×55%最大凝结水量容量凝结水泵。在新版《大中型火力发电厂设计规范》(GB50660-2011) 第12.5.2条中这样规定“3 工业抽汽式供热机组或工业、采暖双抽式供热机组，每台机组宜装设2台凝结水泵；每台泵的容量应分别按100%设计热负荷下凝结水量和50%最大凝结水量计算，应取较大值。”
本工程设计中进入凝汽器的凝结水主要包括：汽轮机排汽凝结水，低加疏水，热网加热器疏水，其它补水。
在旧版《火力发电厂设计技术规程》（DL5000-2000）第10.5.2条中这样规定“供热式机组的凝结水泵台数、容量应满足下列要求：1、工业抽汽式供热机组或工业、采暖双抽式供热机组，每台宜装设两台或三台凝结水泵。1）当机组投产后即对外供热时，宜装设两台110％设计热负荷工况下凝结水量或两台55％最低凝结水量的凝结水泵，两者比较取较大者。2）当机组投产后需要较长时间在纯凝汽工况或低热负荷工况下运行时，宜装设三台110％设计热负荷工况下凝结水量或三台55％最大凝结水量的凝结水泵，两者比较取较大者。2、采暖抽汽式供热机组，可装设三台凝结水泵，每台泵的容量为最大凝结水量的55％”。
本工程为超临界供热式机组，从五段抽汽对外供热，补给水正常补入凝汽器，供热抽汽凝结水冷却后回水暂全部回到凝汽器。综合以上规程规定和本工程热网加热器疏水系统的设计情况，可以得知，本工程机组供热工况与纯凝工况比较，凝结水量变化不大。因此，本工程机组的凝结水量与机组负荷有关，而与供热工况或纯凝工况没有关系。
所以，可用于本工程凝结水泵的配置方式主要有以下四种：a、2×110%电动定速凝结水泵，互为备用；b、2×110%电动变频凝结水泵，互为备用，配1×110%变频器；c、3×55%电动定速凝结水泵，两运一备；d、3×55%电动变频凝结水泵，两运一备,配2×55%变频器。
3．凝结水泵的选型参数
凝泵的最大凝结水量为874t/h，扬程约300 mH2O，转速1490 r/min。
4．技术比较
4.1 变频装置工作原理
交流变频调速技术的主要原理是将供给电机定子的三相交流工频电经大功率整流变为直流，再将直流逆转为频率可调的三相交流电，以此电源再供给电机使用，且电机转速与输入频率的比值呈线性关系：即通过改变供给电动机电源的频率值达到调速的目的。变频调速技术在火力发电厂的风机、水泵上均有使用业绩并达到了节能的目的。但因高压变频器价格较贵，如用于大机组的凝结水泵，有必要做经济分析。
4.2 系统比较
3×55%容量方案与2×110%容量方案相比，增加了一套泵及进出口阀门、滤网，使系统较为复杂，并增加了管道系统的投资。
4.3布置比较
3×55%容量方案的凝结水泵占地面积较大； 2×110%容量方案凝结水泵占地面积相对较小，因此在布置上更为灵活。但两个方案均不会影响主厂房的建筑面积，对主厂房布置格局也没有影响。在主厂房面积相同的情况下，2×110%容量方案更有利于节省厂房内有限的空间。
每台凝结水泵的变频柜尺寸差别很小，均约（6m×1m），均可布置在汽机房零米配电室内，对主厂房布置没有影响。
4.4可靠性分析
凝结水泵主要作用是将汽轮机凝汽器内的凝结水送至除氧器，同时向汽轮机低压旁路及汽机房内各类减温器提供减温水。凝结水泵在火力发电厂中起着极为重要的作用，其可靠性直接关系到汽轮发电机组的可用率。
本文讨论的凝结水泵配置方案中，3×55%容量方案和2×110%容量方案都有备用泵，一台凝结水泵故障时，不影响整个机组带满负荷发电。
5.经济比较
5.1 各方案初投资估算（两台机组）
参考国内几家主要凝结水泵生产厂商的最新询价，110%容量泵本体及电机按照每台100万元，55%容量泵本体及电机按照每台75万元，变频调速器按国产变频器价格80和44万元估算，额外考虑土建安装和控制费用后得出：a方案476万元，b方案636万元，c方案560万元，d方案736万元。
5.2年费用比较表
本文采用最小年费用法对各凝泵变频配置方案进行经济性比较。
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说明：年检修维护费用、系统费用按各方案的费用差列出。
从以上比较可看出：b方案2×110%容量凝泵（配1×110%变频器）方案年费用最小，c方案3×55%容量凝泵定速方案年费用次之，d方案3×55%容量凝泵（配2×55%变频器）方案年费用第三，a方案2×110%容量凝泵定速方案年费用最多。
6．结论
经过技术经济综合比较可知：
1）对于凝结水泵，其运行参数主要取决于机组的容量，而机组参数的影响较小。因此，以上四种方案均可采用国产设备，进而提高机组的国产化率，降低投资造价。
2）2×110%容量的凝结水泵（配1×110%变频器）方案, 系统配置简单，水泵运行效率最高，年费用最小，且变频调节能够很好的适应机组各种工况，容易控制和调节。在整个机组运行过程中，始终仅需一台110%容量的凝泵投运，另一台110%容量的凝泵则一直处于备用，系统可靠性高。当机组负荷下降时，投运变频器，节电效果明显。
3×55%容量的凝结水泵方案，水泵运行效率略低，除非机组运行负荷长时间在60%THA 以下，即单台55%容量的凝结水泵运行，才有一定的节能优势。当机组在60%THA ~90%THA负荷运行时，须两台55%容量的凝结水泵运行，若配置1×55%变频器，理论上可以变频调节，但在工程实践中，变频水泵和工频水泵的并联运行很难实现，所以需要配置2×55%变频器，这样的话，3×55%容量的凝结水泵（配2×55%变频器）年费用比2×110%容量的凝结水泵（配1×110%变频器）方案高，且系统配置稍复杂。
综上所述，本工程推荐采用2×110%容量凝泵（配1×110%变频器）的配置方案。
参考文献
[1]袁雄俊，刘利，胡益章，赵雅丽. 供热机组凝结水泵配置方案探讨[J].华电技术，2010,32(5)：44-46.
[2]GB50660-2011，大中型火力发电厂设计规范[S]