320 MW 机组水环真空泵变频改造分析

张兆亚，刘 凤

（1.徐州华润电力有限公司，江苏徐州 221142；2.江苏四方锅炉有限公司，江苏徐州 221142）

0 引言

徐州华润电力公司一、二期4×320 MW 机组共配置8 台水环真空泵，型号为NASH TC-Ⅱ，每台机组正常运行1 台真空泵，另1 台泵备用。改造前11#真空泵额定电流为232 A，正常运行时电流为165 A；12#真空泵额定电流为331 A，正常运行时电流为230 A；21#真空泵额定电流为232 A，正常运行时电流为165 A；22#真空泵额定电流为331 A，正常运行时电流为220 A。现31#、32#真空泵额定电流为235 A，正常运行时电流为185 A；41#、42#真空泵额定电流为235 A，正常运行时电流为190 A。由于机组启动建立真空时抽空气量大，而在机组正常运行时抽真空系统抽吸空气量减小，此时真空泵相对来说配置裕量较大，真空泵运行时电流较大，存在较大的节能空间。

1 真空泵变频改造的方法

经过调研，每台机组在原有真空泵电机和泵的基础上增加1 台变频器，实现真空泵的转速可调，同时在满足机组真空的情况下尽可能降低真空泵的转速，以达到节能的目的。一、二期机组配置的8 台真空泵中，11#、21#真空泵采用494 r/min 的转速，12#、22#真空泵采用595 r/min 的转速，31#、32#、41#、42#真空泵均采用590 r/min 的转速。咨询真空泵设备厂家，TC-Ⅱ型水环真空泵最高转速设计为590 r/min，最低转速设计为450 r/min，更低的转速将会破坏真空泵的水环造成真空泵不出力并且泵剧烈振动。

考虑到3#、4#机组的31#、42#真空泵工作液有循环泵，且均已增加1 台工作液板式冷却器，冷却水采用空调冷冻水，有利于降低夏季运行期间真空泵工作液温度，提高真空泵的出力，减小泵叶轮的汽蚀现象。综合考虑后，将对12#、22#、31#、42#真空泵进行变频改造。

2 改造前评估节能效果

考虑到改造后真空泵安全稳定运行，将最低转速控制在452 r/min 以上为宜。由于1#、2#机组的2 台真空泵电机转速不同，需要对每台真空泵进行节能分析，3#、4#机组的真空泵电机转速均一致，可以选用31#、42#真空泵进行节能分析。

2.1 改造后的电流

2.2 改造节约的电能

2.2.1 1#机组

2.2.2 2#机组

2.2.3 3#机组

2.2.4 4#机组

2.3 改造节约的电费

机组年运行小时数按4400 h 计，电费按0.4 元/kW·h 计算。

2.3.1 1#机组

11#真空泵每年节约电费：20.3×2200×0.4=1.79 万元

12#真空泵每年节约电费：68×2200×0.4=6 万元

由于12#真空泵改造后收益较11#真空泵好，综合改造节能费用为8.96 万元。

2.3.2 2#机组

21#真空泵每年节约电费：20.3×2200×0.4=1.8 万元

22#真空泵每年节约电费：65×2200×0.4=5.7 万元

由于22#真空泵改造后收益比21#真空泵较好，综合改造节能费用为8.87 万元。

2.3.3 3#机组

3#机组每年节约电费：53.6×4400×0.4=9.4 万元

2.3.4 4#机组

4#机组每年节约电费：55.1×4400×0.4=9.7 万元

3 变频真空泵改造调试

3.1 调试条件

真空泵变频改造实施简单，施工周期较短，一般在机组调停期间一周可以完成设备改造，改造后真空泵的调试需要有针对性，分为空载和带载调试执行调试方案。调试应具备以下开展条件：①真空泵改造后变频器静态调试正常；②备用泵可正常运行，且备用泵联锁投入；③机组负荷稳定，调试期间不进行循泵运行方式的改变。

3.2 空载调试

在非变频泵正常运行的情况下，关闭变频真空泵入口手动门后空载启动变频泵，并逐步缓慢降低变频泵转速，真空泵转速的改变在DCS（集控系统）操作画面上以改变频率输入数值来实现。12#、22#真空泵电机原转速595 r/min，频率每变化1 Hz，转速变化约11.9 r/min；31#、42#真空泵电机原转速590 r/min，频率每变化1 Hz，转速变化约11.8 r/min。

变频真空泵转速的降低亦分为2 个阶段：第1 阶段频率从50 Hz 降至40 Hz 时以1 Hz 为单位逐步变化，频率每改变一次、维持稳定2 min，就地检查真空泵运行情况，确认无异常后再进行下一步操作；第2 阶段频率从40 Hz 向下降低时以0.5 Hz 为单位逐步变化，频率每改变一次、维持稳定2 min，就地检查真空泵运行情况并确认无异常。

空载调试的目的是验证其空载情况下的最低转速能否降至450 r/min 或更低，判断依据为该变频真空泵空载运行时泵体无异音、振动正常，并记录下该真空泵的最低运行转速。

3.3 带载调试

第一阶段：在非变频泵正常运行的情况下，打开变频泵入口手动门，带载启动变频泵，并逐步缓慢降低变频泵转速，真空泵转速的改变在DCS 操作画面上以改变频率输入数值来实现。

变频真空泵转速的降低亦分为2 个阶段：第1 阶段频率从50 Hz 降至40 Hz 时以1 Hz 为单位逐步变化，频率每改变一次、维持稳定2 min，就地检查真空泵运行情况，确认无异常后再进行下一步操作；第2 阶段频率从40 Hz 向下降低时以0.5 Hz 为单位逐步变化，频率每改变一次、维持稳定2 min，就地检查真空泵运行情况并确认无异常。

该阶段的目的是验证其带载情况下的最低转速能否降至450 r/min（或者更低的转速），判断依据为该变频真空泵带载运行时泵体无异音，振动正常，并记录下该台真空泵的最低运行转速。

第二阶段：将变频真空泵转速再缓慢的升高至原额定转速投入运行，确认运行正常后再停运非变频泵。维持机组负荷稳定，逐步缓慢降低变频真空泵的频率，直至机组真空出现降低时或者真空泵已降低到其最低运行转速，频率的变化量也应分为两个阶段开展，接近最低转速时频率的变化量也应以0.5 Hz 的变化量进行微调，并每调整一次后维持稳定5 min，检查确认真空泵的运行情况及机组真空的变化情况。

4 真空泵调试后的运行情况

真空泵经过空载调试后得到最低运行转速为357 r/min、30 Hz，远远低于设备厂家所给的设计最低转速450 r/min，考虑到安全裕量，将真空泵最低转速放大10%安全裕量，定为33 Hz，对应393 r/min。由于公司各台机组真空严密性试验要求在100 Pa/min 以下，所以带载调试后确认33 Hz 下运行对机组真空泵没有影响，满足运行要求，运行电流为85 A，较改造前的230 A 降低约145 A，节能效果明显，超过了预期。

5 结论

水环真空泵变频改造实施简单可靠，投资回报率较高。空载调试过程需要注意缓慢降低真空泵频率，同时测量真空泵两端轴承的振动情况。真空泵的运行期间应定期检测工作液换热器的端差，对于采用开式水作为冷却水的换热器建议端差不超过5 ℃，否则应及时检查清理冷却器。