摘要：火力发电厂运行时，通常需要使用很多大型的耗电设备，循环水系统是其中最重要的一种。该设备应用的过程中，会消耗大量的电力能源，若将该设备进行合理的优化，会极大程度上降低整个发电系统消耗的能源，对我国资源利用与环境保护带来重要帮助。因此，对火力发电厂循环水系统变频节能优化分析具有重要意义，为火力发电厂更好的发展奠定良好基础。
关键词：火力发电厂；循环水系统；变频节能；优化
引言
循环水系统是火力发电厂的重要辅助系统。循环水泵作为循环水系统的主要耗能设备，是循环水系统运行节能的关键环节。本文介绍了循环水泵变频技术在火力发电厂的实现及应用，并针对循环水泵运行方式的不同进行节能效益分析。
1 循环水泵变速运行的原理
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、无级变速等优点。水泵的流量与转速的一次方成正比，压力与转速的平方成正比，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，所消耗的功率将会降低很多。
2 循环水系统运行方式概述
2.1 母管制循环水系统运行方式
当前我国火力发电站水系统运行方式中，母管制是很早之前的一种运行方式，发展到了当前阶段，该运行方式已经不是很常见，只有在锅炉、汽轮机容量、台数不相等的状态下，才会对该方法进行应用。所谓的母管制。指的是在整个循环水系统内，只建立了一个管道，任意锅炉产生的蒸汽全部通过该管道运出。利用该方法运行时，不仅使整个系统具有较高的可靠性，而且还非常的灵活，能够将负荷最合理的进行应用。但使用该运行方式后，需要使用较多的元件，使得成本投入量提升，并增加了控制的难度。
2.2 单元制循环水系统运行方式
单元制是当前较为常见的一种循环水系统运行方式，其是指整个系统内，汽轮机与锅炉组共同构成一个整体，在该整体内，锅炉产生的蒸汽直接传递给汽轮机，与其他子系统间未具有任何的关系。利用该方式时，系统结构较为简单，为系统的控制提供了方便，并且有利于系统使用中维修工作的进行；同时，管道不是很长，使用的元件较少，需要投入的成本较低。但在任意相连的两个子系统间未建立联系，缺乏灵活性，无法进行切换运行，若某个子系统内的关键设备出现问题，将会严重干扰整个子系统的运行。因此，火力发电厂运行时，通常将该方式应用到再热机组中。
2.3 扩大单元制循环水系统运行方式
在我国火力发电系统内，另一种常见的循环水系统运行方式为扩大单元制，其是介于单元制与母管制之间的一种方法，即在单元制的基础上，利用相应的管道，将各子系统连接到一起，同时，对子系统间管道进行设计时，管道的直径要小于锅炉与汽轮机之间的管道。由于该方式使用了很多的管道，导致整个系统非常的复杂，在实际使用当中，需要关注很多问题，如流体网络的确定等。
3 火力发电厂循环水系统变频节能优化策略
3.1 汽轮机最有利真空度的确定
在循环水系统运行时，凝汽器的真空度是一个重要指标，利用该指标能够完成对水流量的控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从理论上来讲，能够通过对该指标的提升，增加汽轮机的焓降，使得功率得到了极大提升，达到节能的目的。但无论是从工作方面还是设计方面而言，针孔不是越高越好。所以，循环水系统利用增大水量的方式，使真空度得到提升，这部分耗能共占中系统耗能的3%左右，若过度的提升水量，很容易使真空度过高，导致提升水量所使用的能源高于系统产生的能源，从而得到相反的效果。因此，对真空度确定时，应根据系统净提升率最大时，汽轮机的工作情况而制定的。
3.2 循环水泵流量-功能特性的确定
从理论上来说，可以针对循环水系统的性能与管理的情况，绘制出相应的曲线，通过两个曲线的对比，得出曲线的交叉点，该点即为整个系统的活动点，通过该点水流量与系统内有效能量的分析，能够得到系统的功耗。但在实际当中还受到技术上的影响，都是通过厂家提供的流量-功耗曲线完成这一工作，利用该曲线，对流量与功耗的公式进行设计，进而获取准确的功耗情况。
3.3 单泵运行工况点的确定
所谓的单泵运行工况点，指的是整个循环水系统内确保供需平衡的点，即通过对管路与性能的计算，按照相同的比例，分别绘制出相应的曲线，两者之间的交叉点即为平衡点。
3.4 双泵并联运行工况点的确定
泵的并联运行指的是整个系统内，存在多台泵，在所有泵的作用下，对水进行运输。通常情况下，若整个循环水系统对水流量的要求较高，单泵无法达到这一条件时，才会利用多泵提升水流量。同时，使用该方式后，还提高了整个系统的稳定性，一台泵产生问题，其他泵不会受到影响，仍然可以继续运行。针对以上分析可以发现，该方式对整个循环水系统具有重要的意义，所以被广泛地应用到实际当中。根据上述对并联运行的介绍能够得出，将多台泵并联之后，总的水流量为所有泵流量的总和，但有效能量基本相同。但与单泵运行相比，并联运行时水流量较高，使得管理内具有较高的阻力，想要降低这一阻力对水流带来的影响，使整个系统发挥出最大的能力，必须具有更高的有效能量。因此，在实际当中，并联系统内的有效能量会更高一些。
4 优化效果检验
将该方案优化效果检验可以发现，与以往的循环水系统相比，每年可以减少60万吨的用水量和200万元左右的投入成本，若以每台大型变频器300万元计算，采用该优化方案后，2年之内即可将购买变频器的费用全部回收，并在之后的运行当中，为火力发电厂带来更多的利益。因此，该方案在实际当中具有较高的应用价值。
结束语
总而言之，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，因此循环水泵变频运行是电厂循环水系统节能降耗的一个发展方向。循环水系统作为整个发电厂内耗能较高的设备，必须要针对整个系统的特点，深入的对其进行优化，使其性能不断增强的基础上，达到节能降耗的目的，为火力发电厂向着绿色节能的方向发展打下良好基础。
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论文作者:王征
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/14
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