[align=left] 1、引言 循環水泵系統工藝流程簡介如圖1所示。 [/align] 循環水的作用:提供電廠凝汽器、冷油器以及發電機等設備所需的冷卻水，滿足汽輪機冷卻循環倍率的要求，為維持凝汽器真空而提供最大限的冷卻效果。如果循環水泵所提供的冷卻水水量不足或因故障而中斷供水，則汽輪機和發電機等就不能正常運行。電廠循環水泵的特點是供水量非常大，但所需壓頭較低（一般僅20mm水柱），即大流量低揚程泵。一般小機組為母管制，大機組為單元制。 2、循環水泵系統現狀 根據發電廠循環水泵的運行規程:循環水泵隨機組長期連續運行。一般配置2～3臺循環水泵和相應的出口液控蝶閥和入口電動蝶閥，根據運行規程切換組合運行。夏季最高時3臺運行，1臺備用和檢修;冬季最高時2臺運行，1臺備用，1臺檢修。系統配置的閥門均為全開操作。由于循環水系統設計是考慮到夏季最惡劣的高溫環境和機組最大負荷時冷卻水流量的需要，而設計留有足夠的富裕量。因此當環境改善，如季節變化環境溫度降低，或者汽輪機在非滿負荷狀態下運行時，以及起停機組的時候，其循環水量就可減小。但是由于是定速運行，無法進行調速，只要泵一開啟，水泵即為滿負荷運行。由于循環水泵長期滿負荷工作，冬季冷卻水溫度很低，容易造成汽輪機組凝結水過冷，凝結水溶解氧偏高等問題。若采用變頻調速運行，連續調整循環水泵的出力，既可節能降耗，又提供了循環水的流量調節手段，使機組保持最經濟的運行狀態，并且實施后效果確實不錯。 3、采用變頻器作為循環水泵普通異步電動機的前級驅動單元 鑒于循環水泵在系統中的作用，采用變頻器作為循環水泵普通異步電動機的前級驅動單元，接收調節器（單回路調節器或其他調節輸出）或手操器（手/自動無擾切換輸出）標準給定信號，實現調節循環水流量，進而對系統參數的有效調節控制。許多電廠已經作出了嘗試:寧波舜龍熱電廠、山東威海電廠、東源熱電廠等。進行循環水系統變頻調速改造，可改善凝汽器水側不滿水時，凝結水溶氧高、循環水水量冬、夏季溫度變化較大，無法滿足機組真空要求、以及循環水水量缺乏調節手段等影響機組安全性和經濟運行的問題。 鑒于循環水泵的重要性,進行一臺變頻器帶二臺泵的“一拖二、帶工頻旁路”的電氣一次回路的變頻改造，運行時，變頻器拖動一臺泵，如一臺泵故障切換到另一臺泵，如果一臺泵運行無法滿足工藝系統流量的要求，可軟啟動此泵，工頻運行后，再對另一臺軟啟動，并變頻運行。為節約資金，只改造兩臺循環水泵，而另外兩臺保留原工頻運行方式,如圖2所示。 由圖2可見380v循環水泵電機一次電氣接線，它主要適用于單機容量5萬kw以下小機組的循環水泵，如果循環水泵電機為6kv（單機容量10萬kw以上均為6kv電機），泵電機加熱器的電源需要單獨提供。北京煤矸石電廠、寧波舜龍熱電廠、東源熱電廠均采用圖2所示的電氣一次接線方案;山東威海電廠、大慶新華發電廠、煙臺萬華電廠、山西陽光發電廠采用“一拖一帶工頻旁路”的電氣一次接線方案。北京煤矸石電廠采用ab變頻器，寧波舜龍熱電廠采用日立變頻器，山東威海電廠和大慶新華發電廠采用羅賓康6kv完美無諧波變頻器，山西陽光發電廠采用利德華福6kv變頻器，煙臺萬華電廠采用ab公司6kv powerflex7000變頻器。 這些發電廠采用變頻器驅動循環水泵的普通異步電動機,都取得了很好的應用效果。 4、循環水變頻調速系統的自動調節控制策略 4.1 循環水系統傳統控制方式的缺陷 循環水系統的傳統控制系統，一般均不采用調節控制回路，無法進行水量的自動調節。僅僅泵出口配置全開全關操作的液控蝶閥，泵一啟動，泵電機就滿負荷工作。采用這種控制方式的缺點是:能耗大，流量不能自動調節，有“水錘”現象，對管網及管網上的檢測儀表的使用壽命有影響。 4.2 自動調節的控制策略 循環水系統變頻調速系統改造的目的是實現水量的自動調節，維持最佳真空度，維持最佳循環倍率。 根據圖3所示的水泵的流量、功率、壓力與轉速的關系和在不同負載方式下電機電力消耗特性曲線,可得到: ｑ∝ｋ×ｎ（流量正比于速度） ｈ∝ｋ×n2（壓力正比于速度平方） ｐ∝ｋ×n3（功率正比于速度立方） 式中:ｑ—流量; ｈ—水壓; ｐ—電機功率; ｋ—比例系數。 由此可知，只要調節泵的速度就可以得到用戶期望的流量，并節約電能。 4.3 循環水泵轉速調節方式 循環水泵轉速調節方式分為兩種:手動調節方式、自動帶后備手操調節方式。 （1） 手動調節方式 采用手操器進行手動調節變頻器頻率，就可以調節循環水泵轉速。 （2） 自動帶后備手操調節方式 循環水系統變頻改造的目的是實現水量的自動調節，即在機組變負荷、循環水溫變化條件下（如冬、夏季節溫度變化）時，最優化運行。為了保證系統高效、可靠、安全地運行，設計水量自動優化控制系統是必須的。 （3） 說明 火電廠的循環水是保障機組安全，經濟運行的基本條件，由于影響循環水流量要求、壓力、溫度的因素很多（如負荷變化、系統擾動、系統的大慣性及純滯后等因素）使得基于常規pid算法的自動控制系統在變工況、季節轉換的情況下，難以長期穩定地投入自動。手動控制則跟蹤太慢且變化幅度大,容易造成系統不穩定。 （4） 自動優化控制的控制策略 根據機組最佳真空（倍率）同循環水量的相互關系，以機組的最佳真空為目標函數。循環水系統優化運行的目標函數是在汽機熱耗量不變的前提下，汽機發電量與循環水泵耗電量的差額達到最大時所得到的間接函數關系。 由于整個循環水系統的優化等價于所有子系統的優化，因此循環水系統優化數學模型按以下4個方面建立: 汽機在一定排汽量條件下（熱負荷一定）循環水量與發電機功率特性; 循環水泵流量與功耗的關系特性; 循環水泵的揚程特性; 循環水系統管網的阻力特性。 （5） 調節循環水泵的轉速，進而調節循環水流量，維持最佳循環倍率，維持機組凝汽器的最佳真空度。 （6） 工程實施時的策略圖 如圖4所示。圖4中，q為循環水流量;p為壓力;t為循環水進出溫度。 （7） 工程實施時的策略 根據機組最佳真空（倍率）同循環水量的相互關系，以機組的最佳真空為目標函數?？刂葡到y主要采集汽輪機調節級壓力、大氣壓力、凝汽器真空、機組負荷以及循環水泵出入水溫參數變化值，進行優化運算，確定最佳真空（倍率）同循環水量的擬合曲線，通過比例積分控制對變頻器進行控制，以維持冷卻效果的恒定，維持最佳真空度。 最佳真空度是通過計算分析凝汽器的傳熱系數、排汽壓力以及其他參數，采用逐次循環逼近的優化運算方法得到。 循環水流量是通過檢測機組排汽焓降、機組排汽流量、循環水進出水溫計算得到。 循環水流量q=k×h×q1/（t1-t2） 式中: h為排汽焓降; q1為排汽流量; t1、t2為循環水進出溫度; k為系數。 （8） 控制系統以pid調節運算為基礎，進行優化協調控制，其輸出控制變頻器的頻率，調節水泵轉速，調節循環水流量，維持最佳真空度。采用此系統有助于防止由于在冬季循環水溫度過低，特別在負荷較低情況下，出現凝結水溶氧變高的問題。 （9） 系統硬件 為了便于自動優化控制的實現，方便運行人員的使用及管理，擬采用小型集散控制系統。 5、結束語 電廠循環水系統的節能主要表現在循環水泵的高效運行和流量的有效調節等幾方面。在變頻調速技術的參與下，通過優化控制得到合適的調速比，保證循環水壓力和流量滿足冷卻效果要求，維持凝汽器最佳真空、最佳循環倍數，節約能源。通過許多電廠的嘗試，通過自動優化變頻控制系統可改變原來循環泵系統能源浪費大、自動化程度低的狀況。此系統具有較強的現實意義，也是實現循環水泵無人值守控制系統的基礎之一。在此拋磚引玉，以推廣新技術在電廠的應用。