華能上安電廠(chǎng)4#機組循環(huán)水泵節能改造理論與應用

第2卷第4期沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)Vol.2 No.42006年10月Journal of Shenyang Institute of Engineering(Natural Science)Oct. 2006 .華能.上安電廠(chǎng)4#機組循環(huán)水泵節能改造理論與應用張小輝1.2 ,張大東3(1.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,沈陽(yáng) 110023; 2.沈陽(yáng)工程學(xué)院教務(wù)處,沈陽(yáng) 110136;3.吉林電力股份有限公司燃料分公司,長(cháng)春 130021)摘要:對華能上安電廠(chǎng)4#機組的循環(huán)水泵進(jìn)行了節能改造,增大了葉輪的出口寬度,采用了較大的葉輪葉片出、入口寬度比和較小的葉片包角;為了提高泵的水力效率,泵殼體采用流線(xiàn)型設計,同時(shí)加大了殼體的通流面積.改造后取得了預期的效果,同改造前相比,4A泵、4B泵效率分別提高了11.20%和13.38%，總輸入功率減少了576.3 kW,運行2年即可收回改造投資.關(guān)鍵詞:循環(huán)泵;高效葉輪;混流泵;雙逮電機;多種運行模式中圖分類(lèi)號: TM621.7文獻標識碼: A文章編號: 1673- 1603(2006)04- 0317-03我國對泵類(lèi)產(chǎn)品的生產(chǎn)明確要求要按IEC497( 蓄能泵1循環(huán)水泵節能的意義和途徑模型驗收試驗國際規程)進(jìn)行加工制造,以適應現代化火力發(fā)電廠(chǎng)輔機出力隨發(fā)電機負荷的大小而變發(fā)展的需要.目前,大型機組的循環(huán)泵運行效率已達到化,電網(wǎng)負荷隨時(shí)在變,所以發(fā)電機輸出功率和輔機出80%以上,為已投運的循環(huán)泵改造提供了可靠的技術(shù)力也要相應調整.循環(huán)水泵作為火力發(fā)電廠(chǎng)主要輔機保證.許多電力科研院所和電廠(chǎng)在已投產(chǎn)的機組上對之一,從維持機組真空、調節循環(huán)水流量的要求上,其循環(huán)泵節能改造做了大量工作,并取得了很好的效果.出力應隨季節和機組負荷的變化而變化.但是目前電2節能改造前參數與效率試驗分析廠(chǎng)循環(huán)水泵運行方式都是1臺泵或2臺泵定速運行，沒(méi)有按照機組真空變化來(lái)調節流量.這種運行調節方2.1系統概況式有2個(gè)缺陷,- -是浪費電能,二是增加設備不必要的4#機組安裝2臺東方汽輪機廠(chǎng)生產(chǎn)的N300 -.磨損.如果在北方冬季循環(huán)水量過(guò)大時(shí),還會(huì )出現凝結16.7/537/537-4型凝汽式汽輪發(fā)電機組,額定出力水過(guò)冷度,能耗損失就更大了.這樣也就為循環(huán)水泵節300MW.每臺機組配備2臺48P-35IIA型循環(huán)水能改造留出了空間.泵.主要技術(shù)參數如下.大量電廠(chǎng)循環(huán)水泵實(shí)際運行效率測試數據表明,水泵:流量Q= 20 160 m3/h,揚程H= 18.2 m;循環(huán)水泵運行效率均低于設計值,主要是設計院在選效率η=80.5%.型時(shí)過(guò)于保守,揚程上留有很大的裕量,該用混流泵的電機:轉速n= 371 rpm;功率N= 1600 kW ;電流場(chǎng)合而選用揚程較高的離心泵,運行工況不在高效區. I = 205 A;效率η=95%.循環(huán)泵節能改造主要可從2方面來(lái)考慮:- -是水泵高2.2循環(huán)水泵 改造前的效率試驗效改造,提高運行效率;二是電機節電改造,利用變頻由于試驗目的是為了評價(jià)改造效果，所以只安排技術(shù)或者采用雙速電機,在滿(mǎn)足系統要求的前提下,降經(jīng)常運行的單泵 試驗工況和2臺泵同時(shí)運行的試驗工低循環(huán)水泵功耗.況.為了保證試驗過(guò)程中機組運行的安全性,沒(méi)有采用近年來(lái),隨著(zhù)我國大型現代化電站和引水工程的調節閥調節水量,這樣每臺泵只有2個(gè)試驗工況.建設,對泵產(chǎn)品的設計、加工提出了更高的要求,許多試驗工況記錄泵出口溫度、凝汽器出口溫度、泵出廠(chǎng)家都引進(jìn)了國外的水泵設計軟件和制造技術(shù).600口壓力、泵前池水位、電機功率和電流等參數.試驗工MW機組的循環(huán)泵已能在廠(chǎng)內做全流量的效率試驗.d中國煤化工上,測試時(shí)間為30收稿日期: 2005- 12-14YHCNMHG作者簡(jiǎn)介:張小輝(1972- ),男,吉林乾安人,實(shí)驗師,碩士研究生..318.沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)第2卷.min,用算數平均數計算.試驗按照國標GB3216- 89 .泵的運行效率可達85%以上,16極時(shí)維持泵的出力與.《離心泵混流泵、軸流泵和漩渦泵試驗方法》進(jìn)行.改造前相同,電機功率可下降270kW,18極運行時(shí)電循環(huán)水泵的流量在冷卻塔入口鋼管.上測量,出口機功率可下降680 kW ,仍按上述運行方式和運行小時(shí)壓力用0.4級精度標準壓力表測量.揚程計算時(shí)以泵數計算,2臺泵的總改造費用為220萬(wàn)元,約需2年1出口壓力表所在平面為基準面;電機功率在6kV開(kāi)關(guān)個(gè)月可全部收回.柜上用高精度組合電能表測試;泵前池水位用鋼尺直綜上所述,方案一投資少,每年可節電250萬(wàn)接測量;泵的轉速用光電轉速表測量.kWh,約需2年可收回投資.方案二投資多,每年可節揚程計算公式如下:電420萬(wàn)kWh,約需2年1個(gè)月收回投資.因此從長(cháng)H = (pz- p)/pg+ (經(jīng)- c3)/2g+(zz- z:)遠的觀(guān)點(diǎn)出發(fā),方案二要優(yōu)于方案一.式中,P2、辦為泵出口和進(jìn)口處液體的靜壓強,Pa;這3泵改造的理論依據和水力模型試驗里p取0表壓;c2.C1為泵出口與進(jìn)口處液體的流速,m/s;c1很小,忽略不計;z2、21為泵出口與進(jìn)口到水力效率是決定水泵性能的重要參數,正確的水任選基準面的高程,m;以循環(huán)水泵出口壓力表為基準力效率修正計算是準確控制改造后泵的性能參數與實(shí)面,z2取O;pg為泵送液體重度,N/m'.際運行相吻合的關(guān)鍵.在吸取了臥式、雙吸、離心式水泵組效率計算公式如下:泵經(jīng)驗公式的基礎上,分析了幾種正在運行的斜流式η= pgQH/N泵的實(shí)際運行與設計性能的差別，同時(shí)參考了近期在式中,Q為泵送液體流量,m3 /s;H為泵揚程,m;N為軸流泵上改造所獲得的經(jīng)驗數值,綜合了立式、單吸、電機輸人功率, kW.斜流式水泵的比轉數.出口水流與殼體螺旋角之差、出泵效率計算公式如下: .口流速比、進(jìn)口流速比等參數的影響,修正了水力效率η = pgQH/Nmne .的計算公式:式中，nm為泵的傳動(dòng)效率,取100%;ne為電機的效η=tgyQm )-k){1kiQa2 + kz(m二k)率,取95%.1002.3改造前試驗結果分析式中, Q為流量,m2/s;n為轉速,r/min;Oa為出口水4#機組的A泵改造前雙泵運行時(shí)的試驗效率為流與殼體螺旋角之差;m為出口流速比.61.19% ;B泵雙泵運行時(shí)的試驗效率為58.68%,遠改造后的試驗證明,泵的性能參數與設計值是吻沒(méi)有達到設計時(shí)80. 5%的水平.在揚程只有13.29 m,合的,因此,對水力效率計算的修正是準確的.比設計額定揚程18.2 m低得多的情況下，流量只有通過(guò)對幾種泵類(lèi)葉型的測繪和性能分析,對高比19 400 m3 Ah,未能達到額定流量20 160 m2/h,說(shuō)明循轉數泵增大葉輪的出口寬度,不僅可以提高泵的效率,環(huán)水泵的運行工況遠遠偏離泵特性曲線(xiàn)的高效區.而且可以拓寬泵的高效區段.設計中考慮到電機改雙2.4幾種改造方案的經(jīng)濟性分析速后,2臺高速(375 r/min)、2臺低速(334 r/min)或1通過(guò)對上述問(wèn)題的詳細分析和對循環(huán)水泵及其系高(375 r/min)1低(334 r/min)并列各種運行工況,為統的現場(chǎng)試驗,該項目有2種改造方案可供選擇比較.了獲得較寬的高效運行區段,采用了較大的葉輪葉片方案一.保持泵的殼體結構不變,優(yōu)化泵葉輪的設出、人口寬度比,同時(shí),為了葉輪制造工藝的方便,采用計,電機改為16.18 極的雙速電機,優(yōu)化運行方式如前了較小的葉片包角設計.所述,受殼體流通能力的限制,改造后2臺泵并列運行葉輪采用了封閉式設計,葉片出口邊采用大傾斜的效率可達75%左右.保持16極運行時(shí)泵的實(shí)際出力角θ=14°~ 18* ;葉輪出口寬度b比常規設計大,b與與改造前相同,電機功率可下降110 kW左右,18極運葉輪出口最大直徑D2之比為0.36~0.41;b與葉輪行時(shí)電機功率可下降560 kW.出口最小直徑D1之比為0.46~0.54;采用4枚葉片電機雙速改造及運行方式優(yōu)化后,在保持原機組燃設計,制造完成后的包角只有80°~ 88° ;為提高使用性煤量不變的情況下,每年可節約人民幣61萬(wàn)元,2臺泵能采用了不銹鋼整體鑄造.改造費用為110 萬(wàn)元人民幣,約需2年可收回投資.中國煤化工大的殼體通流面積.方案二。泵整體改造設計,即整臺泵重新進(jìn)行優(yōu)化對|YH.CNMHG葉輪,為使葉片各流設計,電機改為16.18極雙速電機并優(yōu)化運行.改造后線(xiàn)的揚程近似相同,前后蓋板出口直徑之差達250第4期張小輝,等:華能上安電廠(chǎng)4#機組循環(huán)水泵節能改造理論與應用●319.mm,同時(shí)由于采用了較寬的葉片出口寬度,使葉片出水量基本持平的情況下(2次試驗總水量?jì)H相差320口邊的傾斜很大,這樣如果仍沿用對稱(chēng)布置的殼體設m'/h,占總水量的0.9%,在流量測量誤差范圍內)2.計,則勢必引起殼體內流速分布不均,進(jìn)而損失增大.臺泵電機的輸人功率總和減少了576.3 kW.為此，在設計中采用了流線(xiàn)型的殼體,按照液體流出葉4)由于夏季循環(huán)水溫高,對循環(huán)水量的要求更為輪后的軸面流線(xiàn),設計殼體的截面形狀,使殼體內液體重要.改造后雙泵(高速)運行工況的水量從33 690的流動(dòng)更加合理,有利于提高泵的水力效率.同時(shí),為m2/h提高到36 360 m2/h,增加了2 670 m'/h,對提高了獲取較寬的高效運行區段,采用了較大的殼體通流機組的真空有很大貢獻.面積將其中1臺泵電機改為雙速電機,節電效果明顯，殼體采用-種不對稱(chēng)通流截面,其通流截面由曲又提高了循環(huán)水系統運行的靈活性,是很有必要的.率半徑為r2的上圓弧,曲率半徑為rI的下圓弧，曲率冬季單臺泵低速運行時(shí)，每小時(shí)節電為:N=半徑為r1 的上過(guò)渡圓弧，曲率半徑為r2 的下過(guò)渡圓1.732x6 000x(192 - 146)X0.80= 382 kW,如果每弧及直線(xiàn)b1、b2包圍而成其特征尺寸為:r/b1=2.5年冬季單臺泵低速運行 2個(gè)月即1 440 h,可節電~ 3.2;r2/b1=3.5~4.0;r/H=0.3~0.33;r2/H= 1 440> 382=55萬(wàn)kW.h.全年共節電236 + 55= 2910.26 ~0.32.水泵殼體的螺線(xiàn)升角a與安放角b之比萬(wàn)kW.h,按上網(wǎng)電價(jià)0.25元/kW.h計算,折合人民為0.4~0.6.幣72萬(wàn)元4#機組循環(huán)水泵改造工程費約105萬(wàn)元4更換高效葉輪后的效 果分析及結論人民幣,運行2年時(shí)間，即可全部收回.采用了更換高效葉輪和電機雙速改造的方案.5結束語(yǔ)1)4A泵在改造前雙泵運行時(shí)的試驗水泵效率為此次4#機組循環(huán)水泵的改造是成功的,徹底解決61.19% ,更換高效葉輪后，試驗水泵效率為72.39% ,了該機組泵運行效率低、電耗高等問(wèn)題.采用高效泵改提高了11.20%.造后,使循環(huán)水泵運行效率提高，運行電流降低;同時(shí)2)4B泵改造前雙泵運行時(shí)的試驗水泵效率為對循環(huán)水泵采用雙速電機,改造后電機可以實(shí)現高、低58.68% ,改造后試驗水泵效率為72.06%，提高了速運行,增加了循環(huán)水泵運行調節方式,滿(mǎn)足了機組在13.38%.電網(wǎng)不同負荷.不同氣候下經(jīng)濟運行的要求,提高了機3)改造前雙泵運行工況的水量為33 690 m'/h,2組運行的經(jīng)濟性,降低了廠(chǎng)用電率,降低了維修量,減臺泵電機的輸人功率之和為3 192 kW.改造后雙泵運少了維修費用,給華能上安電廠(chǎng)帶來(lái)了可觀(guān)的經(jīng)濟效行工況在4A泵和4B泵低速運行時(shí),水量達到33 370益和社會(huì )效益.同時(shí),也為各使用同類(lèi)型循環(huán)水泵的同m'h,2臺泵電機的輸人功率之和為2615.7 kW.在類(lèi)機組的節能改造提供了可以借鑒的寶貴經(jīng)驗.Theory and application of energy - saving transformation ofcirculating pump in 4# unit of Huaneng Shang' an Power PlantZHANG Xiao - huil.2 ,ZHANG Da - dong'(1.COllege af Material Science and Enineing,henyang University of Technology ,Shenyang 10023,China;2.Edcatinal Afairs Division,Shenyang Istiute of Engnering,Shenyang 110136,China;3.Fuel Branch Company ,Jilin Electric Power Ltd. Co. ,Changchun 130021 ,China)Abstract: Makes the energy- seving transormation for circulating pump in 4# unit of Huaneng Shang' an PowerPlant,enlarges the export breadth of impellr , aplies larger breadth proportion between entrance and exit of imellervane,and ltte vane angle. In order to improve the water power eficiency of pump, casing applies streamline design,the circulation area is increased. Gets the prospective effect after tSormer pump, the effi-ciency of 4A pump and 4B pump increases respectively 11.20% ar中國煤化工576. 3kW ,tanstor.mation investment can be taken back after two year’s operation.TYHCNMHGKey words: circulating pump;high - eficiency impller;mixed flow pump;two - speed motor;various operation mode