火力發(fā)電廠(chǎng)循環(huán)水泵的選型與運行

第32卷第2期紅水河VolL.32,No.22013年4月HongShui RiverApr.2013火力發(fā)電廠(chǎng)循環(huán)水泵的選型與運行廖培山(廣西電力工業(yè)勘察設計研究院,廣西南寧530023)摘要:文章對目前火電廠(chǎng)常用的水泵進(jìn)行分類(lèi)，并分別介紹它們的主要性能。說(shuō)明水泵并聯(lián)工作及葉輪切削的特點(diǎn),最后給出了水泵流量及揚程的計算方法。關(guān)鍵詞:水泵;性能;特性;造型;火力發(fā)電廠(chǎng)中國分類(lèi)號: TH31文獻標識碼: B文章編號: 1001- 408X(2013)02- -0107 061水泵的定 義及分類(lèi)空氣揚水機)。1.1水泵的定義2葉片 式水泵的基本性能參數及特性水泵是輸送和提升液體的機器。水泵把原動(dòng)機曲線(xiàn)的機械能轉化成被輸送液體的能量,使液體獲得動(dòng)2.1葉片式水泵的基本性能參數能或勢能。葉片式水泵的基本參數有流量(Q)、揚程(H)、1.2 水泵的分類(lèi)軸功率(N)、效率( η)、轉速(n)及允許吸上真空高水泵可分為葉片式水泵、容積式水泵及其他類(lèi)度(H)或必需氣蝕余量(NPSHr)等六個(gè)。型水泵三種。(1) 葉片式水泵:它對液體的壓送是靠裝有葉2.2葉片 式水泵的特性曲線(xiàn)片的葉輪高速旋轉而完成的。這是我們在工程設計在水泵的六個(gè)基本參數中,選定轉速(n)為常中應用最為廣泛的水泵。葉片式水泵又可分為離心量,然后列出揚程(H)、軸功率(N)效率( η)、轉速泵軸流泵及混流泵等三種。(n)及允許吸上真空高度(H,) 或必需氣蝕余量離心泵:徑向流的葉輪稱(chēng)為離心泵。液體質(zhì)點(diǎn)(NPSHr)等隨流量( Q)的變化而變化的函數關(guān)系式:在葉輪中流動(dòng)時(shí)主要受到的是離心力作用。H=f(Q);N=R(Q) ;H(NPSHr)= ψ(Q); η= φ(Q)。軸流泵:軸向流的葉輪稱(chēng)為軸流泵。液體質(zhì)點(diǎn)如果把這些關(guān)系用曲線(xiàn)的方式來(lái)表示，以流量在葉輪中流動(dòng)時(shí)主要受到的是軸向斜力的作用。(Q)為 橫坐標,分別以揚程(H)、軸功率(N)、效率混流泵:斜向流的葉輪稱(chēng)為混流泵。它是前兩( η)轉速(n)及允許吸上真空高度(H)或必需氣蝕種葉輪的過(guò)渡形式,這種水泵液體質(zhì)點(diǎn)在葉輪中流余量(NPSHr)等為縱坐標,得出的曲線(xiàn)稱(chēng)為水泵的特動(dòng)時(shí)既受到離心力作用,又受到軸向升力的作用。性曲線(xiàn)，俗稱(chēng)水泵的4大特性曲線(xiàn)。如圖1~2。(2)容積式水泵 :它對液體的壓送是靠泵體工作室容積的改變來(lái)完成的。而使工作室容積改變的3水泵的相似定律及相似準數式有往復式運動(dòng)和旋轉運動(dòng)兩種。3.1水泵的相似定律(3)其他類(lèi)型水泵 :這類(lèi)水泵是指除葉片式水第一相似定律:確定兩臺在相似工況下運行的泵和容積式水泵以外的特殊水泵,這一類(lèi)水泵主要水泵流量之間的關(guān)系有螺旋泵、射流泵、水錘泵、水輪泵以及氣升泵(又稱(chēng)中國煤化工MHCNMH G收稿日期: 2012-10-29作者簡(jiǎn)介:廖培山(1963-),男(壯族),廣西貴港人,高級工程師,學(xué)士,主要從事大力發(fā)電廠(chǎng)水工設計工作,Ealil:ipe.o.o.107紅水河2013年第2期f =x(_)7860第二相似定律:確定兩臺在相似工況下運行的H 30水泵揚程之間的關(guān)系:3380其=λ(衛)1880nm1050 5第三相似定律:確定兩臺在相似工況下運行的水泵軸功率之間的關(guān)系:70~nm3.2相似定律的特例一 比例律R3010h-;;=(L);N:=(0) .135nQ/m°.s+圖1混流泵性能 曲線(xiàn)圖4(? 300-H衣290曹802-η6o生Q-P50里200015008旦I Q-(NPSHr)1000量17咖.4智Q/m3.s-t圍2離心泵性能 曲線(xiàn)圖在水泵的實(shí)際應用中,比例律是很有用的。它水泵Q~H曲線(xiàn)上各點(diǎn)，表示當轉速n--定時(shí)，.反映出轉速改變時(shí)水泵性能變化的規律。最常見(jiàn)的效率η不同時(shí)各點(diǎn)的流量Q與揚程H之間的變化應用是如下:已知水泵轉速為n時(shí)的(Q~H);曲線(xiàn)，關(guān)系;相似拋物線(xiàn)上各點(diǎn),則是表示當轉速n各不相但所需工況點(diǎn)并非在該特定曲線(xiàn)之上,而在坐標點(diǎn)同，而效率η相等各點(diǎn)的流量Q與揚程H之間的A2(Q2, H)處,此時(shí)水泵的轉速n2可根據比例律求變化關(guān)系。解。另外,尚可根據轉速n時(shí)的(Q~H)曲線(xiàn),應用3.3水泵的相似準數一比轉速(n,)比例律畫(huà)出轉速m時(shí)的(Q~H)2 曲線(xiàn)。由于告=水泵的相似準數又稱(chēng)為葉片泵的比轉速(n),H2是一個(gè)能夠反映葉片泵共性的綜合性特征數。該特(出)只,而是=些,故景=(號)r征數是水泵規格化的基礎。n2'令告=(是)=k,則H= kQ。3.3.1比轉速 的定義模型泵的定義:在最高效率下，當有效功率由H=kQ2可以看出,凡是符合比例關(guān)系的工況點(diǎn),均分布在一-條以坐標原點(diǎn)為頂點(diǎn)的二次拋物線(xiàn)N=746W，揚中國煤化工0 - =0.075上。此拋物線(xiàn)稱(chēng)為工況相似拋物線(xiàn),也稱(chēng)為等效率m/s，此時(shí)該CN M.S相似的實(shí)際曲線(xiàn)。泵的比轉速n。，08廖培山:火力發(fā)電廠(chǎng)循環(huán)水泵的選型與運行3.3.2比轉速公式表1水泵分類(lèi)表水泵類(lèi)型比轉速n取值D/D? -=AX(具)(1)n,低比轉速50-1002.5-3.0H =λ(且)2(2)水泵分類(lèi)離心泵正常轉速100200_2.0H,n。高比轉速200-350 1.4-1.8(3)混流泵350-5001.1-1.2由()整理得:\=(出]v是軸流泵500-12000.80將式(2)代人式(1)并整理得:n=n( )D (告)陽(yáng)其中D。為葉輪內徑, D2為葉輪外徑。(4)(4)比轉速 n,不同,反映了水泵特性曲線(xiàn)的形將H=1 m, Q_=0.075 m/s代人式(4)得:狀也不同,我們可以將各種不同n的的特性曲線(xiàn)用相3.65nVQn22 P對值為坐標,繪出H~Q、N~Qη ~Q三種特性曲線(xiàn)。3.3.3應用 比轉速應注意的問(wèn)題4切削葉輪改變水泵的性能應用n的計算公式時(shí),應注意以下幾個(gè)問(wèn)題:(1) Q 和H是指水泵最高效率時(shí)的流量和揚(1)切削葉輪就是把水泵 葉輪的切削得小一-程,也就是水泵的設計工況點(diǎn)。些。如果水泵葉輪的切削量控制在-定限度內時(shí),則切(2)比轉速n是根據所抽升液體的容重削前后水泵相應的效率可視為不變。即滿(mǎn)足切削律:=1000 kg/m3得出的。抽升液體容重不同,n的公式8-:H=(Br:A=(B)也有所不同。(2) 常用葉輪切削限量:常用的葉輪切削限量(3) Q和 H是指單吸、單級泵的流量和揚程。如與水泵的比轉速 n有關(guān),詳見(jiàn)表2。果是雙吸泵，則公式中的Q值應采用水泵設計流量的-半;若是多級泵,H應采用每級葉輪相對應的揚程。裹2不同比轉速的水泵允許的葉輪切削限 表(4)采用單位不同時(shí) ,比轉速的公式及數值也比轉速n6(00| 350 350以上將有所不同。3.3.4對比轉 速的討論常見(jiàn)切削量2(1:0%(1) 對于一臺水泵而言,比轉速不是因次數,| 效率下降值每切削10%,效|每切削 4%,效它的單位是r/min。但是它并非實(shí)際的轉速,只是用率下降1%來(lái)比較各種水泵性能的一個(gè)共同標準。 因此,n本身的單位含義無(wú)多大用處,在水泵性能參數中-般都(3)切削率的應用。未提及。①第-類(lèi)問(wèn)題:已知葉輪的切削量,求切削前后(2)比轉速 n雖然是按相似關(guān)系,反實(shí)際的原水泵特性曲線(xiàn)的變化。這類(lèi)問(wèn)題就是已知水泵葉輪外徑為B時(shí)的特性曲線(xiàn)及切削量,要求畫(huà)出切削前， 3.65nV型泵抽象或模型后的轉速，但由公式n= 365./2后的葉輪外徑為 D'時(shí)水泵的特性曲線(xiàn),即、N可以看出,比轉速n中包含了實(shí)際泵的幾個(gè)主要性~Qη~Q三大特性曲線(xiàn)。這類(lèi)問(wèn)題的解題要點(diǎn)是“選能參數Q、.H.n.7m值。因此n反映了實(shí)際水泵的主點(diǎn)、計算、定點(diǎn)連線(xiàn)”具體步驟如下:要性能。在已知Q~H曲線(xiàn)上進(jìn)行先點(diǎn)(-般選5~6個(gè)從以上公式可以看出，當轉速n- -定時(shí),n,越點(diǎn)),每個(gè)點(diǎn)的流量為Q,,相應的揚程為H,直接利用大,表示這種水泵的流量越大,揚程越低, -般的軸切削律進(jìn)行計算，即可計算出切削后與所選各點(diǎn)相流泵都是高比轉速的;反之比轉速n,越小,表示這對應的點(diǎn)的坐標值Q;及H/:種水泵的流量越小，揚程越高,-般離心泵如鍋爐高Q'= Q,H!=(R )H;D壓給水泵都是低比轉速的。把以上各點(diǎn)(Q'4' )在已知的中國煤花工曲線(xiàn)所在(3)葉輪泵葉輪的形狀 、尺寸、性能和效率都坐標系中點(diǎn)繪出點(diǎn)連起來(lái),隨比轉速的變化而變化。使用比轉速n公式,可對即得到切削后的IYH. CNMHG制Q:~N!葉片泵進(jìn)行分類(lèi),見(jiàn)表1。曲線(xiàn)，Q!'~η!曲線(xiàn)則根據相應點(diǎn)等效率的規律繪制。109廖培山:火力發(fā)電廠(chǎng)循環(huán)水泵的選型與運行煤耗是有利的。如果設計單位對電廠(chǎng)的各種運行工流量越小。而且隨著(zhù)并聯(lián)工作水泵臺數的增多,每臺況均刻意迎合,這樣設計出來(lái)的方案表面上很合理,水泵的工況點(diǎn)會(huì )向揚程高(即流量減小)的一側移但是由于機組人為地減小出力已導致其效率大大下動(dòng)。并聯(lián)工作的水泵臺數過(guò)多,就可能使工況點(diǎn)偏移降,在這種情況下，無(wú)論循環(huán)水系統再怎么節能,整高效區的范圍。因此并聯(lián)工作的水泵臺數不能過(guò)多。個(gè)電廠(chǎng)都是不經(jīng)濟的。因此給一個(gè)既不 合理也不經(jīng)實(shí)際經(jīng)驗表明，單管系統并聯(lián)工作的水泵臺數不宜濟的方案配備所謂最優(yōu)配置,到頭來(lái)只能事與愿違。超過(guò)4臺。6水泵并聯(lián)工作7水泵的吸水性能.6.1并聯(lián)工作的定義水泵的吸水性能是指在抽水過(guò)程中泵內不產(chǎn)生多臺水泵聯(lián)系運行,通過(guò)母管共同的管網(wǎng)或用汽蝕情況下所允許的最大吸水高度或所需的最小淹沒(méi)深度。用允許吸上真空H,或必需汽蝕余量NPSHr戶(hù)輸水的情況,稱(chēng)為水泵并聯(lián)工作。表示。在實(shí)際工程應用中，在其他性能-一樣的前提6.2水泵并聯(lián)工作的特點(diǎn)下，必需汽蝕余量NPSHr越小,表示水泵的吸水性(1)可以增加供水 量,輸水干管中的流量等于能越好,水泵房深度越小，因而水泵房的投資越小。各臺并聯(lián)水泵出水量之和。有時(shí)必需汽蝕余量NPSHr成為衡量水泵性能好壞(2)可以通過(guò)開(kāi)停泵的臺數來(lái)調節供水系統的重要參數。流量和揚程,以達到節能和安全供水的目的。8循環(huán)水泵的選型(3) 當并聯(lián)工作的水泵中有-臺損壞時(shí),其它幾臺水泵可連續供水,因此水泵并聯(lián)工作提高了供8.1 循環(huán)水泵性能參數和確定水系統運行高度的靈活性和供水的可靠性。8.1.1 流量Q6.3并聯(lián)工作的圖解法Q=Q+Q2+Q36.3.1水泵并聯(lián)特性曲線(xiàn)的繪制式中Q-凝汽器冷 卻水量, Q>=mD\(D\為凝汽要點(diǎn):同揚程下的流量相加;兩臺同型號的水泵量,m為冷卻倍率)。凝汽量-般由機并聯(lián)工作的結果是在同- -揚程下對應的流量相疊加，務(wù)專(zhuān)業(yè)提供,冷卻倍率m則通過(guò)優(yōu)化為了繪制并聯(lián)后的總和特性曲線(xiàn),我們可以在單臺水計算后確定。一般熱季-個(gè)值,冷季泵的Q~H特性曲線(xiàn)上任取幾個(gè)點(diǎn),然后在相同的縱取另一個(gè)值;坐標值上反對應的流量加倍,取得相應各點(diǎn),用光滑輔機用水量;的曲線(xiàn)所得各點(diǎn)連起來(lái),就得到并聯(lián)后的總和特性曲其他用水量,包括工業(yè)用水量、化水線(xiàn)。這種等揚程下流量疊加的原理稱(chēng)為橫加法原理。專(zhuān)業(yè)用水量、暖通用水量、除灰用水6.3.2繪制管道系 統特性曲線(xiàn)量生活用水量等。根據水泵并聯(lián)工作的水泵管道系統的布置,計8.1.2循環(huán)水泵的 揚程算管道系統的水頭損失,繪制管道系統特性曲線(xiàn),管8.1.2.1靜揚程 H6道特性曲線(xiàn)與總和特性曲線(xiàn)相交于M點(diǎn)，則M點(diǎn)(1)直流供水系統。確定直流供水系統調和所就是水泵并聯(lián)工作的工況點(diǎn)。應遵循的原則是:要最大限度地減少供水幾何高度,通過(guò)M點(diǎn)作橫軸的平行線(xiàn),交單泵特性曲線(xiàn)于并保證主廠(chǎng)房不被洪水淹沒(méi)。N點(diǎn),N點(diǎn)即為并聯(lián)工作時(shí)各單泵工作的工況點(diǎn)。采用直流供水系統的工程均要考慮利用-定數6.3.3水泵并聯(lián)工作應注 意的問(wèn)題量的虹吸作用以降低水泵的工作水頭。水泵并聯(lián)工作時(shí),應注意以下幾個(gè)問(wèn)題:如圖3所示，H=H-H2(1) 單泵工作時(shí)的功率大于并聯(lián)工作時(shí)各泵式中H-- 靜揚程,m;的功率。因此選配套電動(dòng)機時(shí)應根據單泵單獨工作H一虹吸井堰 上水位,m;時(shí)的功率來(lái)配套。H2一取水河段設計平均水位 , m。(2)- 臺水泵單獨工作時(shí)的流量，大于并聯(lián)(2) 循環(huán)供水系統。帶冷卻塔的循環(huán)供水系統工作時(shí)每臺水泵的流量。也就是說(shuō)，兩臺水泵并聯(lián)循環(huán)水量的靜揚中國煤化工機械通風(fēng)工作時(shí)其流量并非等于單泵工作時(shí)流量的兩倍,而冷卻塔時(shí)應為進(jìn)YHCNMH G水面標高是略有減小。3) 并聯(lián)工作的水泵的臺數越多,所能增加的的差。如圖4(機械迪風(fēng)冷卻哈),圖5(目然通風(fēng)冷卻塔)所示。.11.紅水河2013年第2期mmt圉3直流供水系統高程圖團4機械通風(fēng)冷卻塔簡(jiǎn)圉286.80155 916循環(huán)水泵房冷卻塔循環(huán)水泵159.70151.90WV 42000A151.80146.80 2400DN2400圖5 自然通風(fēng)冷卻塔簡(jiǎn)圖8.1.2.2系統的水頭損失 EhH一 一水泵靜揚程,m;系統的水頭損失為系統的沿程損失與水頭損失Eh- -系統全部水頭損失,m。之和,大致包括以下幾部分:-般地說(shuō)，循環(huán)供水系統基本上均按- -機配兩(1)取水頭部及引水管 、進(jìn)水間的水損失;泵的方式進(jìn)行設置。熱季時(shí)運行方式為- -機兩泵或(2)水泵房?jì)炔考爸車(chē)乃^損失;三泵，相應地循環(huán)水泵有個(gè)工況點(diǎn)(Q, H);冷季時(shí)(3)循環(huán)水管的水頭損失;運行方式為兩機配三泵或兩機四泵(即一機兩泵)。(4)主廠(chǎng)房?jì)鹊乃^損失(最 主要是凝汽器的相應地循環(huán)水泵也有個(gè)工況點(diǎn)(Q,H)。在循環(huán)水泵水頭損失);的實(shí)際選型過(guò)程中，我們盡可能使上述兩個(gè)工況點(diǎn)(5)冷卻塔配水系統的水頭損失。在同-條Q-H曲線(xiàn)上,并且都在高效區運行。這是8.1.2.3水泵的揚程H最為理想的狀況。其他水泵的選型參考循環(huán)水泵,在供水系統的靜揚程H與系統全部水頭損失Eh此不再一- -羅列。之和,即為循環(huán)水泵的揚程,即參考文獻:H= H+ Eh1]吳民強 泵與風(fēng)機節能技術(shù)M北京:中國電力工業(yè)出式中H,一 -水泵揚程,m;版社,1998.Type Selection of Circulating Pump for Thermal Power PlantLIAO Pei- -shan(Guangxi Electric Power Industry Investigation Design and Research Inte.Gnanoxi; Nanning, 53023)Abstract: The paper lassifes the pumps commonly used in themal poYH中國煤化工their perfor-mances respectively. Besides, a description is made on the characteristCNMHGndthecttingfeature impeller, fnally, a method for calculating the pump flow and head is presented.Key words: water pump; performance ; charaterstics; pattem; themnal power plant