某300MW機組循環(huán)水泵出力不足的診斷分析

第48卷第1期中國電力Vol. 48, No. 12015年1月ELECTRIC POWERJan.2015龍電E某300 MW機組循環(huán)水泵出力不足的診斷分析馬汀山,程東濤,許朋江,居文平，陳愷,任麗君(西安熱工研究院有限公司,陜西西安710032)摘要: 某300MW機組投產(chǎn)以來(lái)循環(huán)水流量不足，極大地影響了機組的經(jīng)濟性。通過(guò)試驗診斷分析得到,循環(huán)水系統設計阻力小于實(shí)際值，導致按照設計阻力選型的循環(huán)水泵出力不足，使得循環(huán)水流量偏小,影響了機組運行的真空。根據循環(huán)水系統實(shí)際阻力特性，對循環(huán)水泵進(jìn)行重新選型整體改造,取得了較好的效果,與改造前相比，供電煤耗降低1.174~1.200g/(kw.h)。 據此,提出了循環(huán)水泵在設計選型時(shí)的注意事項。關(guān)鍵詞:循環(huán)水泵;循環(huán)水系統阻力;水泵選型;節能中圖分類(lèi)號: TK264.1文獻標志碼: B文章編號: 1004-9649(2015)01-0037-030引言表1某300MW機組單臺循環(huán)水泵設計性能Table 1 Designed parameters of the circulating pump循環(huán)水泵為凝汽器及其他系統提供冷卻水，for a 300-MW unit是濕冷汽輪發(fā)電機組的主要輔助設備之一，其運循環(huán)水泵流量/軸功率/轉速/揚程/m效率/%行性能的好壞直接影響汽輪發(fā)電機組的真空11-61。運行方式(m's")kW(r. min')某300MW機組投產(chǎn)以來(lái)就出現循環(huán)水流量不足5.1815.5088.0的現象，表現為凝汽器冷卻水溫升偏高6.9%~2機3泵5.5314.7090088.542520.2%，機組真空偏低0.27kPa以上。每到夏李.1機1泵6.9811.0088385.2循環(huán)水溫度較高時(shí)，循環(huán)水流量即不足，限制廠(chǎng)泵并聯(lián)運行應完全能滿(mǎn)足凝汽器及其他鋪助設備機組滿(mǎn)負荷運行，極大地影響了機組的經(jīng)濟性，對冷卻水的需要。下文詳細介紹問(wèn)題診斷思路和方法。.2 循環(huán)水泵實(shí)際運行情況實(shí)際運行中，凝汽器冷卻水溫升偏高約6.9%1原因分析~20.2%，影響了機組的運行真空。循環(huán)水泵在1機2泵、2機3泵、1機1泉運行方式下，循環(huán)水1.1循環(huán)水泵設計性能分析流量分別減少約16.9%、9.6%和6.5%，分別影響該300 MW機組為N300- 16.7/537/537型凝汽機組真空約0.69 kPa、0.39 kPa和0.27 kPa， 全年式汽輪機組，循環(huán)水系統與同期建設的另一臺機平均影響機組發(fā)電煤耗1.0 g/(kW.h)以上。由于組共同采用擴大單元制供水系統。2臺機組各配夏季循環(huán)水溫度較高，循環(huán)水流量不足對機組真套2臺1600KLA-15型循環(huán)水泵，循環(huán)水泵運行空的影響將超過(guò)0.69kPa。為了保證機組運行真方式主要有: (1)單臺機組2臺循環(huán)水泵并聯(lián)運行空，不得不增開(kāi)循環(huán)水泵，導致循環(huán)水泵的年平(簡(jiǎn)稱(chēng): 1機2泵); (2)2臺機組共3臺循環(huán)水泵均耗電率增加。并聯(lián)運行(簡(jiǎn)稱(chēng): 2機3泵); (3)單臺機組單臺循通過(guò)檢查確定，凝汽器冷凝管內和前后水室環(huán)水泵運行(簡(jiǎn)稱(chēng): 1機1泵)。循環(huán)水泵設計性能比較清潔，循環(huán)水系統管路及相關(guān)閥門(mén)內沒(méi)有任如表1所示。按照該循環(huán)水泵設計性能，在2臺何異物日工作正常。因此初步判斷為:凝汽器冷循環(huán)水泵并聯(lián)運行時(shí)的出口總流量為37296my/h,卻水流量不足由循環(huán)水泵出力不足導致。而該機組凝汽器設計冷卻水流量為36 000 m*/h循環(huán)水泵出力不足就是指實(shí)際運行巾循環(huán)水(其他用戶(hù)冷卻水流量為1 296 m/h).2臺循環(huán)水泵出口流址達不到其設計流址(即不能滿(mǎn)足凝汽器收稿日期: 2014-10-29基金項目:國家科技支撐計劃項8 (2011BAA04B03);中國華能集團公司科學(xué)中國煤化工作者簡(jiǎn)介:馬汀山(1982- -). 男，福建長(cháng)汀人，T學(xué)碩士，高級T程師，從:MYHCNMHG化技術(shù)的研究。E-mail: matingshan@ tpri.com.cn37I F王發(fā)電中國電力第48卷及其他冷卻系統需要的冷卻水流量)。造成循環(huán)水2F泵出力不足的主要原因有: (1)實(shí)際流量揚程特性未達到設計值:(2)流量揚程特性與循環(huán)水系統阻力特性不匹配: (3)泵通流部分磨損或損壞，性能下降。第3種情況屬于第1種情況的范疇?！?機2泵;循環(huán)水泵出力不足直接導致凝汽器冷卻水流■2機3泵;▲1機|泵;量的減少，凝汽器冷卻水流量減少約1000m/h*2臺新泵并聯(lián)運行設計點(diǎn)時(shí)將影響機組真空降低約0.15kPal7"，可見(jiàn)消除和0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.0 10.011.012.0避免循環(huán)水泵出力不足對提高機組的運行經(jīng)濟性流量(m'.s)極其重要。為了找出循環(huán)水泵出力不足的原因,圖2循環(huán)水系統阻力與循環(huán)水泵的實(shí)際工作點(diǎn)確定提高循環(huán)水泵出力的最佳技術(shù)方案，對該Fig.2 The resistance of the circulating water system and300MW機組的循環(huán)水泵及循環(huán)水系統性能進(jìn)行the actual operation condition of the pump了診斷試驗。首先，參照CB/T 3216- -2005 中的表2循環(huán)水泵的實(shí)際工作點(diǎn)與設計工作 點(diǎn)的差異方法進(jìn)行循環(huán)水泵流量揚程特性與設計性能的比較Table 2 Difference between the actual and designed(見(jiàn)圖1),循環(huán)水泵的實(shí)際流量揚程特性完全達到operation conditions of the circulating pump了其設計水平，排除了上述導致出力不足的第1循環(huán)水循環(huán)水單泵實(shí)單泵設循環(huán)水單泵設單泵實(shí)種和第3種原因，即循環(huán)水泵出力不足不是由于泵運行總流量/ 際流量/計流量/系統阻計揚程/ 際軸功循環(huán)水泵性能下降或其性能未達到設計值所致。方式(m's") (m's) (m's") 力kPa m率kW之后，針對可能的第2種原因進(jìn)行診斷分析。試.1機2泵 8.614.315.18170.65 15.50 1 149驗得出的該機組循環(huán)水系統阻力特性及泵的實(shí)際2機3泵7.50 5.005.53 153.47 14.70 1 118工作點(diǎn)如圖2所示，循環(huán)水泵實(shí)際工.作點(diǎn)與設計1機1泵6.536.98127.78 11.001 042工作點(diǎn)數據如表2所示。圖2中標明了循環(huán)水泵統阻力特性不匹配是導致該循環(huán)水泵出力不足的在1機2泵、2機3泵、1機1泵運行方式下的工根本原因，而造成此現象的根源是設計的循環(huán)水作點(diǎn)。如前所述，凝汽器冷凝管內和前后水室比系統阻力偏低，導致循環(huán)水泵揚程選型偏小。較清潔，循環(huán)水系統管路及相關(guān)閥門(mén)內沒(méi)有任何異物且工作正常，表明圖2的循環(huán)水系統阻力曲2改造方法及效果.線(xiàn)真實(shí)地反映了該機組循環(huán)水系統的阻力現狀。0r2.1 改造方法x流量.揚程曲線(xiàn);◆設計點(diǎn)(1機2泵);根據循環(huán)水系統實(shí)際阻力特性，結合機組增■設計點(diǎn)(2機3泵):容提效改造T程的需求，改造后循環(huán)水總流量增▲設計點(diǎn)(1機1泵)加至39 878 m/h(11.1 m/s)，循環(huán)水系統總阻力為年225.55kPa。在1機2泵運行方式下的單臺循環(huán)水泵的設計流量為5.55 m2/s.揚程為23.00 m。提高循環(huán)水泵出力后，現有電動(dòng)機不能滿(mǎn)足要求，必o 3.54.04.55.05.56.06.57.0758.0須更換;且循環(huán)水泵改造需要換葉輪、葉輪室、流量/(m’●s")導葉，軸系經(jīng)過(guò)強度核算后也需要更換，原泵利圖1循環(huán)水泵實(shí)際性能與設計性能的比較結果用價(jià)值不大。鑒于此，采用了整體更換改造的方Fig.1 Comparison between the actual and designed案來(lái)提高循環(huán)水泵出力，將原泵整體拆卸，更換operation performance的新循環(huán)水泵型號為64LKXA-22。從圖2、表2看出，循環(huán)水泵實(shí)際運行T作2.2 效果分析及建議點(diǎn)明顯偏離了設計工作點(diǎn)，循環(huán)水泵工.作在小流循環(huán)水泵整體更換改造后，循環(huán)水流量大大量高揚程區域，此區域同時(shí)也是低效率區域。通增加，額定負荷T.況下的凝汽器冷卻水溫升降低過(guò)調閱設計資料，發(fā)現循環(huán)水系統的設計阻力偏.1.76- -2.57 C，機組真空提高0.671-0.802 kPa，同時(shí)低，使得循環(huán)水泵選型時(shí)采用了較實(shí)際阻力偏低循環(huán)水泵總耗功增加。循環(huán)水泵改造前后機組性的揚程，導致在實(shí)際運行中循環(huán)水泵工作在小流能如表3所示由表3結果可知，循環(huán)水泵整體量高揚程區域。此為典型的循環(huán)水泵流量揚程特更換改造后中國煤化工他輔助設備對性與實(shí)際循環(huán)水系統阻力特性不匹配問(wèn)題。由此冷卻水的需:MYHCNMHG共電煤耗降低可知，循環(huán)水泵流量揚程特性與實(shí)際的循環(huán)水系1.174-1.200 g/(kW.h)。38.第1期馬汀山等:某300MW機組循環(huán)水泵出力不足的診斷分析表3循環(huán)水泵改造 前后機組性能Table 3 Comparison of circulating water pump performance before and after retrofit循環(huán)水泵機組 負荷/MW循環(huán)水泵耗功1 kW凝汽器冷卻水溫升心改造 后機組真對供電煤耗的影響/(g.(kW.h)運行方式改造前改造后改造前改造后增加值改造前改造后降低值空 提高/kPa耗功增加真空 提高總體影響1機2泵299.9 3003 2443.8 3268.6 824.8 11.35 8.782.570.8020.880-2.053-1.1741機1泵300.1 300.4 1 108.8 1 594.5 485.7 15.27 13.521.760.6710.518-1.718-1.2003結語(yǔ)XIAO Xinghe, BI Tieliang, XIAO Xiuyuan, et al. Energ-savingretrofit of 32SA -19A type circulating water pump in Yongji某300 MW機組的循環(huán)水系統設計阻力小于cogeneration power plantJ. Eletrie Power, 2001, 34(9): 23-25.實(shí)際值，導致按照設計阻力選型的循環(huán)水泵不足|4} 胡洪華,居文平,黃廷輝.大型電站雙背壓凝汽器優(yōu)化運行的以克服實(shí)際的循環(huán)水系統阻力，造成循環(huán)水泵出研究和實(shí)踐J]J熱力發(fā)電.2003 ,32(3):8-11.力不足，影響了機組的經(jīng)濟性。根據實(shí)際的循環(huán)HU Honghua, JU Wenping, HUANG Tinghui. Study and practice水系統阻力特性，對循環(huán)水泵進(jìn)行重新選型整體n optimizing operation of double back-ressure condenser in改造后，效果良好，機組真空得到提高，供電煤large-scale power plants [小]. Thermal Power Generation, 2003, 32耗得以降低。根據本文研究，建議在設計階段充.(3): 8-11.分考慮循環(huán)水系統的各項阻力，并留有一-定的裕[5]匯浩.羅春雷.劉勇先，等.火電機組節能降耗分析及研究[].量，同時(shí)可參照同類(lèi)型機組的實(shí)際情況對循環(huán)水熱力發(fā)電.2004,33(6):1-5.系統阻力加以確定，以選擇合適的循環(huán)水泵。JIANG Hao, LUO Chunlei, 1.JU Yongxian, el al. Analysis of andstudy on energy saving and consumption reducing of thermnal參考文獻:power units (I]. Thermal Power Generation, 2004, 33(6): 1-5.6] 乍興平,宋濤,潘持平,等. 300 MW機組斜流式循環(huán)水泵改造[川肖興和,薛彥廷.循環(huán)水袋節能改造技術(shù)及其應用[J]熱力發(fā)[U].中國電力,000.33(10):23-26.電.2007 ,36(12): 69-71.uI Xingping, SONG Tao, PAN Chiping, et al. Retrofit of diagonalXIAO Xinghe, XUE Yanting. Retrofitig technology for energy-circulating water pumps of 300 MW generating units 小Electricsaving of circulating water pumps and application thereof 小Power, 2000, 33(10): 23- -26.Thermal Power Generation, 2007, 36(12): 69 -71.7] 于新穎,居文平.楊壽敏.國產(chǎn)引進(jìn)型300 MW汽輪機組凝汽[2] 朱小令.劉安,張立志，等.國戶(hù)州進(jìn)型300 MW汽輪機組降耗器冷卻面積探計J.熱力發(fā)電200.33(8);48-51.措施研究[J].中國電力.2003 . 36( 10):16-20.YU Xinying. JU Wenping. YANG Shoumin. An approach toZHU Xiaoling, LIU An, ZHANG Lizhi, el al. Redluce the energyloss of indigenous imported type 300 MW steam turbine units小]steam turbine units [小 Thermal Power Generation, 2004, 33(8):Electric Power, 2003, 36(10): 16- 20.48-51.3] 肖興和、佛鐵梁,肖秀媛.等水濟熱電廠(chǎng)32SA-19A型循環(huán)水泵節能技術(shù)改造[小.中國電力.2001 ,34(9): 23-25.(責任編輯劉明)Diagnostic Analysis on Insufficient Output of Circulating Water Pumps for a 300-MW UnitMA Tingshan, CHENG Dongtao, XU Pengjiang, JU Wenping, CHEN Kai, REN Lijun(Xi' an Thermal Power Research Institute Co.. Ld., Xi an 710032, China)Abstract: The circulating water flow is nsuficient since the commissioning of a 300-MW generating unit, which greatly influences theeconomical efficiency of the unit. The testing analysis shows that the designed resistance of the cireulating water system is less than theactual value, which leads to the insufficiently designed output of the cireulating water pumps, so that the circulating water flow is too smallto maintain the normal vacuum. According to the actual resistance characteristics of the eirculating water system, new circulating waterpumps are selected and substituted for the original ones, making the net coul consumption be reduced by 1.174~1.200 g/(kW .h). Theretrofit has achieved good efectse. Therefore, some considerations in circulating water punp design and tvpe selection are put forward.This work is supported by National Key Technology R&D Program (201 1BAA04B03中國煤化工ce & TechnologyProject (HNKJ12-H02).YHCNMH G .Keywords: cireling pump; resistance of the circling water system; pump selection; energy saving39