巢敏强
江苏华电戚墅堰发电有限公司 江苏常州213011
摘 要：为降低电厂能耗指标和生产经营成本，响应国家节能降耗的要求，深入挖掘节能潜力，大力推动技术改造，本文通过对发电机组开式水系统的介绍，分析当前存在的问题，提出可靠方案对开式水系统进行优化改造，在不影响机组安全运行的前提下，提升节能降耗水平，节约厂用电。
关键词：开式水系统；改造；节能降耗
0 引言
开式循环冷却水系统，简称开式水系统，在发电厂电力生产中用于给某些设备冷却降温，以保证设备的安全运行。开式水泵的作用是对开式水进行加压，增加流量，提高冷却效果。由于开式水泵是额定电压为6kV的大功率设备，长期运行耗电量较大。因此为节约厂用电，需对开式水系统进行改造，以降低开式水泵的运行时间，在不影响机组运行安全的前提下，提升节能降耗水平。
1 开式水系统概况
某电厂机组的开式水取至循环水母管，开式水系统主要用于冷却闭式水、汽机润滑油、汽机发电机冷却空气、真空泵冷却器，以保证各水温、油温、风温在安全范围内[1]。当环境温度在30℃以下时，开式水系统各冷却用户可在开式水泵全停的情况下，通过全开开式水泵进出口电动门依靠循环水静压差的流量达到各用户的冷却要求。当环境最高温度高于30℃时，需启动一台开式水泵运行才能满足各用户冷却要求。因开式水泵系统未设置旁路管道，循环水静压差在0.02mpA左右，即使在全开开式水泵进出口电动门情况下，循环水流经开式水泵时流动阻力较大，因此当环境温度不高时，依靠循环水静压差流过开式水就能满足各设备用户的冷却量。而当夏天则必须启动一台电压等级为6KV的开式水泵运行，运行电流为22A，每小时用电量达200KWh。
通过前期开式水泵全停运行中，当环境温度在25~30℃时，汽机润滑油温度保持正常40℃，其调门开度为80%左右，发电机风温在30~40℃正常范围。但其对闭式水温度的控制和真空泵冷却水的温度控制有较大影响，因此对闭式水系统和真空泵冷却器开式水回路进行了优化。
2 系统改进方案
由以上介绍可知，为降低开式水泵的运行时间，须得增加开式水的静压流通量，提高静压冷却效果。通过参考最近几年高温季节开式水泵运行状况，收集并分析开式水系统冷却用户的主要参数变化，并结合现场实际情况，对开式水系统进行如下改造：
1）开式水系统原有A、B两台开式水泵。拆除B开式水泵，改为进出口直通，静压差下的开式水流量可比原来增加30%。A开式水泵保持原样作为极端高温天气或系统异常时的紧急备用。改造前后开式水泵系统如图1所示：
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图1 改造前后开式水泵系统图
2）闭式水系统：因闭式水换热器为开式水系统的最大冷却用户，约占系统用水量的50%。二台闭式水换热器原设计为一用一备，但由于开式水冷却水量降低，在一台换热器无法保证换热器出口温度的规定的要求范围内，因此需二台换热器同时运行，而原设计的闭式水泵只能满足单台换热器运行，闭式水泵出力偏大时其电机线圈温度会超温。通过研究需对B闭式水泵电机进行更换，将电机额定电流由288A增大至358A，确保二台闭式水换热器同时运行期间B闭式水泵电机电机线圈温度不报警。冬季A闭式水泵带一台换热器就能满足闭式水的温度，所以A闭式水泵电机暂不更换。
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图2 改造前后真空泵冷却器系统图
3）真空泵冷却水：在开式水直通时，因开式水压力下降使真空泵冷却器的进水量下降，导致真空泵冷却水温度上升，使真空泵的抽真空效率下降，对机组真空有一定影响，为消除该隐患，对真空泵冷却器的开式水管线加装了一台LS0800真空泵冷却水提升泵及配套380V电机，其出口压力为0.35MPA与开式水泵运行时压力相近，满足真空泵冷却器的进水量。改造前后真空泵冷却器系统如图2所示：
3 改造后各水泵投、停规定和注意事项
a、机组运行中开式水泵投、停规定及注意事项
1 当环境温度下降至28℃以下时，可停用开式水泵运行，依靠开式水系统静压差对冷却设备进行冷却，开式水泵停用后应开启泵的进、出口电动门，确认逆止门在全开位。同时启动真空泵冷却水升压泵运行，确保真空泵密封水冷却水量。
2 随着环境温度升高，若闭式水母管温度已接近30℃或开式水冷却的设备温度已无法维持在正常范围内时，应启动一台开式水泵运行。
3 开式水泵启、停时应及时对汽机润滑油温控阀进行调节，确保润滑油温正常，同时应加强对凝器低压缸排汽压力、闭式水温、发电机空冷器进口风温的监视。
b、 真空泵冷却水升压泵启、停规定及注意事项
1 机组运行中开式水泵停运时应启动真空泵冷却水升压泵运行，同时关闭其旁路门。
2 开式水泵运行或机组停运时应停止真空泵冷却水升压泵运行。
3 机组运行中真空泵冷却水升压泵停运后应开启其旁路门，增加冷却水量。
4 真空泵冷却水升压泵在运行中跳闸或冷却水出口压力偏低影响真空泵冷却水量时应开启开式水泵运行。
C、闭式水双冷却器投用规定及注意事项
1、当开式水泵停用时，闭式水热交换器出口温度32℃时，需启动B闭式水泵，停用A闭式水泵，投用两组闭式水热交换器，检查B闭式水泵电流、温度正常，闭式水母管压力上升，闭式水温度下降情况。
2、当环境温度上升，闭式水双冷却器运行时闭式水温度32℃时，启动开式水泵，闭式水温度下降后，停用一台闭式水热交换器。
3、当环境温度下降，闭式水温度25℃时，可停用开式水泵。注意观察闭式水温度在规定范围，及时投用闭式水双冷却器。
4 可行性分析
1）安全性：
将一台开式水泵拆除改直通，开式水系统的流量可在循环水静压差的情况下增加30%流量，冷却效果大幅度提高，开式水泵运行时间大大减少。各冷却用户可依靠循环水静压差的流量达到冷却要求，温度参数维持在安全范围内[2]。
另一台开式水泵保持原样，当遇到极端高温天气或系统发生异常时能应急启动，同时增加启动A开式水泵，B开式水泵出口电动门自关逻辑，防止开式水压力下降，确保机组安全运行。
2）经济性：
2019年5—9月期间，开式水系统改造之前，一套机组开式水泵平均每天运行20小时，全年运行时间约3000小时。
2020年5—9月期间，开式水系统改造之后，机组共运行3320小时，开式水泵共运行242小时（历史曲线见图2所示），同比运行时间减少2785小时，节约厂用电约56万kWh。且根据资料显示，本地区2020年高温天气天数远多于2019年。可见改造后的开式水系统节能降耗水平大大提高。
另外，由于B开式水泵拆除、A开式水泵全年只短时间运行，这样就降低了设备损耗、节省了开式水泵的维修费用。
5 结语
节能降耗即是国家的方针政策，也是公司节能增效的有效途径，优化设备运行状态，降低气耗和厂用电率，采取管理节能、科技节能的有效措施，加大设备改造力度，提高设备健康水平。本文通过对发电机组开式水系统的优化改造，在保障安全的前提下，与国家一贯提倡的节能降耗的要求相符合，节能效果显著，具有很强的可行性和推广性。
参考文献：
[1] 杨光明. 600MW超临界机组开式冷却水系统优化节能改造[J].能源与环境，2012,(4):25-26
[2] 冯华军. 开式冷却水改造在发电厂中的应用[J].工程技术,2016,(27):27-28
作者简介：
巢敏强（1979-），江苏常州人，技师，戚墅堰发电有限公司从事燃机运行工作。