火力發(fā)電廠(chǎng)循環(huán)水泵選型的關(guān)鍵點(diǎn)探討

2016年第11期中國高新技術(shù)企業(yè)NO.11.2016(總第362期)( CumulativetyNO.362 )火力發(fā)電廠(chǎng)循環(huán)水泵選型的關(guān)鍵點(diǎn)探討邢勤華(國核電力規劃設計研究院，北京100095 )摘要:循環(huán)水泵的選型在火力發(fā)電廠(chǎng)安全、經(jīng)濟、穩定運行中扮演著(zhù)十分重要的角色。文章首先對目前火力發(fā)電廠(chǎng)常用的水泵進(jìn)行分類(lèi)，然后分析了循環(huán)水泵的性能參數和選型要點(diǎn)，最后對常用泵在性能參數、泵房布置、工程造價(jià)三方面進(jìn)行了分析比較，希望為工程技術(shù)人員提供-一些參考關(guān)鍵詞:循環(huán)水泵;水泵選型;火力發(fā)電廠(chǎng);性能參數;泵房布置;工程造價(jià)文獻標識碼: A中圖分類(lèi)號: TM621文章編號: 1009- -2374 (2016) 11-0055-03DOI: 10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.11.0281循環(huán)水泵的定 義及分類(lèi).頭。應遵循的原則是盡可能地降低供水的幾何高度，但1.1循環(huán)水泵的定義也要確保循環(huán)水泵主廠(chǎng)房不會(huì )被突發(fā)性洪水淹沒(méi)?？紤]所謂循環(huán)水泵指的是在火力發(fā)電或其他使用汽輪機虹吸作用時(shí)，直流供水系統循環(huán)水量靜揚程為虹吸井堰的場(chǎng)合輸送流體或使其增壓的機械，其主要用來(lái)向汽輪機上水位與取水河段設計平均水位之差。凝汽器中輸送冷卻液體，從而對凝汽機排汽進(jìn)行冷卻。作采用循環(huán)供水系統時(shí)，帶冷卻塔的循環(huán)供水系統循為火電廠(chǎng)冷卻水循環(huán)系統中重要的組成部分，循環(huán)水泵對環(huán)水量的靜揚程為冷卻塔內豎井水位與冷卻塔集水池水火電廠(chǎng)安全經(jīng)濟運行 十分重要，所以應根據火電廠(chǎng)所處季面標高之差。節、取水條件、運行工況、所受載荷的不同，對循環(huán)水泵第二，水頭損失Eh。冷卻水循環(huán)系統的水頭損失進(jìn)行合理的選型設計，以適應不同的運行環(huán)境。主要由以下五個(gè)方面組成: (1) 循環(huán)水管的水頭損1.2循環(huán)水泵的分類(lèi)失; (2) 主廠(chǎng)房?jì)鹊乃^損失; (3) 冷卻塔配水系冷卻水循環(huán)系統中采用的循環(huán)水泵主要是葉片泵，統的水頭損失; (4) 水泵房?jì)炔考爸車(chē)乃^損失;它主要依靠帶有葉片的葉輪的高速旋轉來(lái)對液體進(jìn)行壓(5)取水頭部及引水管、進(jìn)水間的水損失。送。而火電廠(chǎng)循環(huán)水泵主要為葉片泵，并進(jìn)-步分為以第三，揚程H?；痣姀S(chǎng)循環(huán)水泵的揚程H為冷卻水循下三種類(lèi)型:軸流泵、離心泵以及斜流泵。環(huán)系統全部水頭損失2h與供水系統的靜揚程H之和。1.2.1軸流泵。 軸流泵具有軸向流的葉輪，其高2.2循環(huán)水 泵選型要求度旋轉時(shí)對液體質(zhì)點(diǎn)施加的力為軸向斜力。軸流泵的轉2.2. 1必須根據泵站的具體情況對火力發(fā)電廠(chǎng)水速較高，比轉速一般不低于500，流量較大，但其揚程泵性能參數進(jìn)行詳細合理的設計計算，以滿(mǎn)足具體工況較低。下的循環(huán)水泵流量和揚程要求。1.2.2 離心泵。離心泵具有徑向流的葉輪，其對2.2.2應理論聯(lián)系實(shí)際，科學(xué)合理地確定水泵結液體質(zhì)點(diǎn)主要施加離心力。離心泵的轉速較低，比轉速構和安裝方式，以利于循環(huán)水泵的日常維護和管理。一般在40~300之間， 流量也較低，但其揚程較高。2.2.3因為季節、 載荷的變化會(huì )在很大程度上影1.2.3斜流泵。 斜流泵具有斜向流的葉輪，作為響到循環(huán)水泵的運行工作情況，所以火力發(fā)電廠(chǎng)所選用前兩種泵型所用葉輪的過(guò)渡形式，其對液體質(zhì)點(diǎn)不僅施循環(huán)水泵的性能參數務(wù)必要滿(mǎn)足多點(diǎn)運行工況要求，以加軸向升力，而且施加離心力。確保循環(huán)水泵始終運行在高效率區。2循環(huán)水泵選型的要點(diǎn)2.2.4應盡 量保證循環(huán)水泵高可靠性、高效率地運行，并且有效防止汽蝕問(wèn)題，以保證循環(huán)水泵的使用2.1循環(huán)水泵性能參數2.1.1流量。 循環(huán)水泵的流量Q是以下三部分用水壽命長(cháng)和振動(dòng)噪音小。量之和: (1) 凝汽器冷卻水用水量Q，而Q,=mD， 其中2.2.5應盡 量降低循環(huán)水泵廠(chǎng)房的工程造價(jià)，但m為冷卻速度，由優(yōu)化計算后確定，其值隨季節變化，而也務(wù)必使水泵的臺數配置滿(mǎn)足國家技術(shù)規范的要求。D，為凝汽量一般由機務(wù)專(zhuān)業(yè)提供; (2) 輔機用水量Q2;3常用泵比較(3)其余用水量Q，主要有暖通用水量、生活用水量、3.1 性能參數除灰用水量、化水專(zhuān)業(yè)用水量、工業(yè)用水量等?；鹆Πl(fā)電廠(chǎng)中國煤化工專(zhuān)速:軸流泵2.1.2揚程。為500以上，離YH.CNMH G180~ 500。第一，靜揚程H。采用直流供水系統時(shí)，必須要考揚程范圍:軸流呆為1 ~15米，離心泵為10~200米，斜慮到循環(huán)水泵的虹吸作用，用以有效降低水泵的工作水流泵為5~30米。泵口徑:軸流泵為300~4500毫米，離-55 -心泵為40~ 2000毫米，斜流泵為100~ 6000毫米。流量揚程和流量范圍合理等優(yōu)點(diǎn)，所以能極大地滿(mǎn)足我國現范圍:軸流泵流量大，不能在小流量范圍內運行，離心階段所用汽輪發(fā)電機組循環(huán)水系統要求，成為了火力發(fā)泵流量小，但從零流量到大流量均能運轉，斜流泵流量電廠(chǎng)所用循環(huán)水泵的主要選擇。較大，零流量到大流量均能運轉。軸功率變化:軸流泵另外，循環(huán)水泵的選型還應考慮循環(huán)水泵的安裝位具有陡降型功率曲線(xiàn)，零流量時(shí)功率最大，離心泵為具置。例如，如果要將循環(huán)水泵安裝在主廠(chǎng)房?jì)?，應選用有上升型功率曲線(xiàn)，零流量時(shí)功率最小，斜流泵具有平離心泵，因為斜流泵泵前尺寸較長(cháng)，吸水井深度較大，坦的功率曲線(xiàn)，電動(dòng)機始終能滿(mǎn)載運行。效率變化:致使其在主廠(chǎng)房?jì)葻o(wú)法安裝。軸流泵高效率范圍窄，揚程變化后效率很快降低，離3.2泵房布置心泵高效率范圍廣，能適應揚程變化，斜流泵高效率范筆者主要從事3O0MW機組設計工作，下面通過(guò)一- 個(gè)圍廣，能適應揚程變化?？蛊g性能:軸流泵較差，離2X 300MW火力發(fā)電廠(chǎng)工程泵房布置實(shí)例來(lái)對立式斜流泵心泵好，斜流泵好。結構與重量:軸流泵同口徑時(shí)結構和臥式離心泵的泵房布置進(jìn)行比較分析。簡(jiǎn)單，重量較輕，全調節泵結構復雜，離心泵同口徑時(shí)3.2.1該火力 發(fā)電廠(chǎng)2X 300NW機組采用的是擴大結構復雜，重量大，斜流泵同口徑時(shí)結構簡(jiǎn)單，重量較單元制的供水系統概況。其中一臺300MW的汽輪機循環(huán)大。輔助設備:軸流泵中小型泵輔助設備少，大型泵輔冷卻用水量為8.59m*/s，即30924m2/h， 同時(shí)配有一座助設備多，離心泵較少，斜流泵中小型泵輔助設備少,3500m的自然通風(fēng)冷卻塔、一臺凝汽器、一根進(jìn)水母大型泵輔助設備多。維修保養:軸流泵較麻煩，離心泵管、一根出水母管。兩臺汽輪機則配備有四臺循環(huán)水較容易，斜流泵較容易。耐用年限:軸流泵較短，離心泵，這四臺水泵被布置在同一-座主廠(chǎng)房?jì)?。該擴大單元泵較長(cháng)，斜流泵較長(cháng)。制的供水系統的管道和其他水阻為15.428m，幾何揚程可以看出，軸流泵的揚程較低，僅為1~15米，而為9.8m，循環(huán)水泵揚程為25.169m，整個(gè)供水系統平穩且其高效率區窄，所以軸流泵現如今已經(jīng)基本被淘汰工作時(shí)一臺循環(huán)水泵的流量為4.78m/s，即17208m/h.了。相比于軸流泵，離心泵和斜流泵具有相對優(yōu)勢，如基于對火力發(fā)電廠(chǎng)2X300MW機組供水系統揚程和流量揚程高，能在小流量運行，高效率范圍廣，能適應揚程考慮，給每臺300MW機組配備了兩臺湘江48- 18型循環(huán)水變化，抗汽蝕性能好，輔助設備較少，維修保養容易和泵，該循環(huán)水泵的性能參數如表1所示:耐用年限長(cháng)，因此離心泵和斜流泵已經(jīng)廣泛地被火力發(fā)表1湘江48-18型 水泵性能參數電廠(chǎng)所采用。配帶電動(dòng)機必須離心泵又可以進(jìn)一-步分為立式泵和臥式泵，下面將流量Q|轉速n|揚程H軸功率|泵重|汽蝕火電廠(chǎng)所采用的立式離心泵、臥式離心泵和斜流泵進(jìn)m/s|rmin|m|kw|功率效率η| kg| 余量行結構型式比較。(1) 立式離心泵:葉輪如在水面以k\m上，啟動(dòng)時(shí)需抽真空;干坑安裝，設備不易被腐蝕，保3.5 |25.0| 986|8.36養維修容易;葉輪水平旋轉，對基礎擾動(dòng)力小，工作3.7||37023.0| 948|1250 6173029.48.84合理;占地面積小，泵坑深，廠(chǎng)房高度較高;吸水管路長(cháng)，水力損失大:造價(jià)較高;在水面以上的葉輪吸水高3.2.2立式斜流泵泵房 布置?？紤]到該火力發(fā)電度大，易產(chǎn)生汽蝕現象:參數覆蓋面窄，系列不完整;廠(chǎng)2x 300MW機組供水系統揚程和流量，采用4臺60LKXB-主軸撓度小，軸承磨損均勻。(2) 臥式離心泵:葉輪23型立式斜流泵作為其循環(huán)水泵，該循環(huán)水泵的性能參如在水面以上，啟動(dòng)時(shí)需抽真空;干坑安裝，設備不易數如表2所示:被腐蝕，保養維修容易;葉輪垂直旋轉，對基礎擾動(dòng)力表2立式斜流泵 (60LXB-23型)性能參數大，工作合理性差;占地面積大，廠(chǎng)房高度較低:吸水管路長(cháng)，水力損失大;造價(jià)較低;在水面以上的葉輪吸水高度大，易產(chǎn)生汽蝕現象;參數覆蓋面廣，系列較完流量Q|r3/s rmin m|轉速n|揚程H率功率|型號效率η||重汽蝕|kg|余量整;主軸撓度大，軸承磨損不均勻。(3) 斜流泵:葉|kW輪淹沒(méi)，啟動(dòng)簡(jiǎn)單;濕坑安裝，主要部件在水面以上，3.8423.0 98YL1250-18|5.0易被腐蝕，保養維修麻煩:葉輪水平旋轉，對基礎擾動(dòng)421.0 10411250 21730-187 || 25:5力小，工作合理，占地面積小，廠(chǎng)房高度較高;吸水管4.955.0 9730|.6路短，水力損失小:造價(jià)較高;吸水高度小，無(wú)真空出該立式斜流泵的水泵軸和電動(dòng)機采用直聯(lián)單基礎連現;參數覆蓋面廣，系列完整;主軸撓度小，軸承磨損接，水泵安裝方式為濕坑，4臺循環(huán)水泵布置方式呈-均勻。綜上所述，離心泵流量較小，所以主要適用于火力字形，循環(huán)水泵中心之間的距離為5.6m，其吐出口在零米層以下:在循:置了6塊濾網(wǎng).發(fā)電廠(chǎng)300MW及其以下的機組。而立式離心泵的系列不尺寸為4.8mX7.中國煤化工各用):采用完整，大多用于火電廠(chǎng)125MW、300MW的機組。 相比較而言，斜流泵具有突出優(yōu)勢，其具有高效率區寬、結構型一套3m X 3m的通HCNMH(Mi門(mén)，并放置式簡(jiǎn)單、安裝維護容易、運行范圍寬廣、占地面積小、于兩座進(jìn)水池之間:該立式斜流泵主廠(chǎng)房的起重設備為- 56-一臺25/6t的8.5m雙梁橋式起重機;管溝里放置有循環(huán)表3立式斜流泵和臥式 離心泵的泵房布置工程造價(jià)比較水泵的出口閥門(mén)和出水管，其中的出口閥門(mén)采用的是名立式斜流泵組(元)臥式離心泵組(元)Ddwy941X- -6、DN1600電動(dòng)蝶閥。循環(huán)水泵(4臺)500.000s，20.000該立式斜流泵主廠(chǎng)房的地上部分采用的是磚混結進(jìn)口電動(dòng)閘閥(四臺)0720.000構，高度是16. 4m，其軸線(xiàn)平面尺寸為34mX 12m;而該出口電動(dòng)閘閥(四臺)428.00296.000循環(huán)水泵地下部分為普遍應用的鋼筋混凝土結構，深度電動(dòng)雙梁橋式起重機404.000450.000泵房土建部分910.0002155.000為7.8m，而其軸線(xiàn)平面尺寸為22mX 16m。其他(濾網(wǎng)、單軌吊等)650.00050.0003.2.3臥式離心泵泵房 布置。該臥式離心泵的合計7992.0009.371.000布置方式為錯行，且每- .臺循環(huán)水泵出口配備了一只4結語(yǔ)Ddwy941X- 6、DN1600電動(dòng)蝶閥， 而在其進(jìn)口處則配備了一受限于傳統的設計理念和設計習慣，現階段我國單只2945X-2. 5、DN1600電動(dòng)閘閥:該臥式離心泵的進(jìn)水前機容量300MW及其以下發(fā)電機組普遍采用的循環(huán)水泵為臥池- -共布置了12塊濾網(wǎng)尺寸為4nX8.4m的平板(其中兩塊式離心泵?；谝陨蠈α⑹叫绷鞅煤团P式離心泵性能參留作備用) ;循環(huán)水泵的兩座進(jìn)水前池放置有一套3mX 3m數、泵房布置、工程造價(jià)的比較，可以看出相對于臥式由手動(dòng)啟閉機控制開(kāi)關(guān)的鋼制閥門(mén);該臥式離心泵主廠(chǎng)~房離心泵，采用濕坑安裝方式的立式斜流泵具有更為廣闊的起重設備為一- 臺30/9t的15.5m雙梁橋式起重機。的發(fā)展前景，這是因為其具有泵房布置合理、泵房通行該臥式離心泵主廠(chǎng)房的地上部分采用的是磚混結方便、循環(huán)設備檢修方便等優(yōu)點(diǎn)。另外，立式斜流泵還構，高度是15. 6m，其軸線(xiàn)平面尺寸為54mX28m;而該可以有效地降低投資成本，-般達到了12%~ 18%，同時(shí)臥式離心泵地下部分為普遍應用的鋼筋混凝土結構，其占地規模也削減了40%以上，這與火力發(fā)電廠(chǎng)的發(fā)展建其進(jìn)水間和泵坑深度為8.4m，而其泵坑平面尺寸為設方向一致，所以應打破固有陳舊觀(guān)念，在火力發(fā)電廠(chǎng)34mX 18m，其進(jìn)水間平面尺寸為10m X 20m。供水系統設計中優(yōu)先選用立式斜流泵作為其循環(huán)水泵。3.3工程 造價(jià)參考文獻該火力發(fā)電廠(chǎng)2X300MW機組的循環(huán)水泵由湘江[1] 吳民強，泵與風(fēng)機節能技術(shù)問(wèn)答[M]. 北京:中國電48- 18改為60LKXA-23后，因為其安裝方式變?yōu)榱藵窨?力出版社，1998.所以循環(huán)水泵的主廠(chǎng)房的地上部分軸線(xiàn)平面尺寸由2] 董貴斌.火力發(fā)電廠(chǎng)大型循環(huán)水泵空蝕的調查研究54miX28m減少到34mX12m，而其地下部分軸線(xiàn)平面尺U].電力技術(shù)， 1989，(4).寸由34mX18m減少到22mX16m，水泵主廠(chǎng)房的高度則3] 夏偉.火電廠(chǎng)循環(huán)水泵選型探討[J].新疆電力,由15.6m增加到16.4m。另外，循環(huán)水泵入口處的四個(gè)DN1600電動(dòng)閘閥被取消了，而循環(huán)水泵出口處的四個(gè)電4] 李波，1000MW機組循環(huán)水泵選型方案的探討D]. 機動(dòng)快關(guān)蝶閥則被改為了DN1600。同時(shí)水泵主廠(chǎng)房零米電電工程技術(shù)，2008, 36(11).動(dòng)機層選擇的是水磨石地面，而且循環(huán)水泵的主廠(chǎng)房設5] 廖培山、火力發(fā)電廠(chǎng)循環(huán)水泵的選型與運行[D]. 紅水備通行和維護檢修方便，這是因為出水閥門(mén)和管道都布河，2013，(2) .置于管溝內。該2 X 300W機組火力發(fā)電廠(chǎng)立式斜流泵和6] 姜東升.基于節能環(huán)保的大型火電廠(chǎng)熱機設備選型優(yōu)臥式離心泵的泵房布置工程造價(jià)比較如表3所示?？梢曰痌.電力建設， 2013, 34(10).看出，立式斜流泵泵房布置方式比臥式離心泵泵房布置作者簡(jiǎn)介:邢勤華(1982-)，女，北京人，國核電力規方式的工程造價(jià)低137.9萬(wàn)元，減少投資17. 3%，有效地劃設計研究院。工程師，研究方向:水工工藝。節省了火電廠(chǎng)的投資成本。(責任編輯:蔣建華)中國煤化工MYHCNMHG-57 -