發(fā)電廠(chǎng)循環(huán)水泵節能分析

能2006年第7期ENERGY CONSERVATION(總第288期發(fā)電廠(chǎng)循環(huán)水泵節能分析張小輝12,李德元(1.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧沈陽(yáng)110023;2.沈陽(yáng)工程學(xué)院,遼寧沈陽(yáng)110136)擴要:針對上安發(fā)電廠(chǎng)循環(huán)水泵供水量嚴重不足的情況,對循環(huán)水泵進(jìn)行增流節能技術(shù)改造。在殼體(基礎部分)、管道系統等不變的條件下,通過(guò)更換葉輪、采用雙速電機等方案達到提高運行效彝和供水量的要求,見(jiàn)效快、效果顯著(zhù)。通過(guò)技術(shù)改造提高了電廠(chǎng)經(jīng)濟運行水平和安全可靠性,經(jīng)濟效益顯著(zhù)關(guān)鑣詞:循環(huán)水泵;高效葉輪;雙速電機;節能分析中圖分類(lèi)號:TM621.7文獻標識碼B文章編號:1004-7948(200607-0046-01節能的意義和途徑試驗。泵類(lèi)明確要求按IEC497(蓄能泵模型驗收試目前全國大部分地區電力供應緊張,煤炭的價(jià)驗國際規程)有關(guān)蓄能泵的要求進(jìn)行加工制造,以適格居髙不下。要提髙發(fā)電廠(chǎng)綜合效益,必須降低廠(chǎng)應現代化發(fā)展的需要。大型機組的循環(huán)泵運行效率用電率和發(fā)電煤耗。由于電的能價(jià)比高,節電比節已達到80%以上,為已投運的循環(huán)泵改造提供了可煤效益更好在資金有限的情況下,積極引進(jìn)節電項靠的技術(shù)保證。許多電力科研院所和電廠(chǎng)在已投產(chǎn)目,能在短期內創(chuàng )造更大的效益的機組上對循環(huán)泵節能改造做了大量工作,并取得火力發(fā)電廠(chǎng)輔機出力隨發(fā)電機負荷的大小而變很好的效果化,電網(wǎng)負荷隨時(shí)在變,所以發(fā)電機輸出功率和輔機2水泵節能改造前參數與效率試驗分析出力也要相應調整。循環(huán)水泵作為火力發(fā)電廠(chǎng)主要2.1系統概況輔機之一,從維持機組真空、調節循環(huán)水流量的要求華能上安電廠(chǎng)4°機組安裝了2臺東方汽輪機出發(fā),其出力應隨季節和機組負荷而變化。但是目廠(chǎng)生產(chǎn)的N300-16.7/537/537-4型凝汽式汽輪前電廠(chǎng)循環(huán)水泵運行方式都是一臺泵或兩臺泵定速發(fā)電機組,額定出力300MW。每臺機組配備2臺運行沒(méi)有按照機組真空變化來(lái)調節流量。這種運48P-35ⅡA型循環(huán)水泵。循環(huán)水泵及電機主要技行調節方式有兩個(gè)缺陷:一是浪費電能;二是增加設術(shù)參數如下備不必要的磨損。如果在北方冬季循環(huán)水量過(guò)大,水泵:流量Q=20160m3h,揚程H=18.2m;還會(huì )出現凝結水過(guò)冷度(即凝結水溫度低于其對應效率η=80.5%;壓力下飽和水溫,也就是凝結水處于不飽和狀態(tài)),電機:轉速n=371r/min;功率N=1600kW;電能耗損失就更大了。因此循環(huán)水泵具有較大的節能流Ⅰ=205A:;效率η=95%。改造空間。2.2水泵改造前的效率試驗大量電廠(chǎng)循環(huán)水泵實(shí)際運行效率測試數據表由于試驗目的是為了評價(jià)改造效果,只安排經(jīng)明循環(huán)水泵運行效率均低于設計值,主要是設計院常運行的單泵試驗工況和兩臺泵同時(shí)運行的試驗工在選型時(shí)過(guò)于保守揚程上留有很大的余量,該用混況。為了保證試驗過(guò)程中機組運行的安全性,未采流泵而選用揚程較高的離心泵,運行工況不在高效用調節閥調節水量。這樣每臺泵只有兩個(gè)試驗工區。循環(huán)泵節能改造主要可從兩方面來(lái)考慮:一是況,雖然得不到水泵的性能曲線(xiàn),但是足以達到評價(jià)水泵高效改造,提高運行效率;二是電機節電改造,改造效果的試驗目的。利用變頻技術(shù)或者采用雙速電機,在滿(mǎn)足設備系統試驗工況記錄泵出口溫度、凝汽器出口溫度、泵要求的前提下,降低循環(huán)水泵功耗。出口壓力、泵前池水位、電機功率和電流等參數。試近年來(lái)隨著(zhù)我國大型現代化電站和引水工程驗工況改變后的穩定時(shí)間在30min以上,測試時(shí)間的建設,對泵產(chǎn)品的設計、加工提出了更高的要求,為30min,用算數平均數計算。試驗標準按照國標許多廠(chǎng)家引進(jìn)國外的水泵設計軟件和制造技術(shù)。GB3216-89《離心泵、混流泵、軸流泵和漩渦泵試驗600MW機組的循環(huán)泵已能在廠(chǎng)內做全流量的效率方法》進(jìn)行。2006年第7期節能總第288期)ENERGY CONSERVATION循環(huán)水泵的流量在冷卻塔人口鋼管上測量冷原機組燃煤量不變的情況下,每年可節約人民幣61卻塔入口管道的直管段長(cháng)50m,因此取在冷卻塔入萬(wàn)元,兩臺泵改造費用110萬(wàn)元人民幣約需2年即口管道上的測量值是可靠的。出口壓力用04級精可收回投資。度標準壓力表測量揚程計算時(shí)以泵出口壓力表所(2)方案二:泵整體改造設計,即整臺泵重新進(jìn)在平面為基準面;電機功率在6V開(kāi)關(guān)柜用高精度行優(yōu)化設計,電機改為16、18極雙速電機并優(yōu)化運組合電能表測試;泵前池水位用鋼尺直接測量;泵轉行。改后泵的運行效率可達85%以上,16極時(shí)維持速用光電轉速表測量。泵的出力與改造前相同,電機功率可下降270kW,揚程計算公式18極運行時(shí)電機功率可下降680kW,仍按上述運行H=(p2-p1)pg+(c-ci)2g+(22-21)方式和運行小時(shí)數計算,兩臺泵的總改造費用為式中p2,p1一泵出口和進(jìn)口處液體的靜壓強,p1220萬(wàn)元,約需2年1個(gè)月即可全部收回取0表壓,Pa;C2,c1-泵出口與進(jìn)口處液體的流速綜上所述,方案一投資少,每年可節電約250萬(wàn)(c1很小,可忽略不計),m/s;z2,z1-泵出口與進(jìn)kWh,約需2年可收回投資;方案二投資多,每年可口到任選基準面的高程(以循環(huán)水泵出口壓力表為節電420萬(wàn)kWh,約需2年1個(gè)月收回投資。因此基準面),Z2取0,m;Pg-泵送液體重度,N/m3從長(cháng)遠的觀(guān)點(diǎn)出發(fā),顯然方案二要優(yōu)于方案泵組效率計算公式3泵改造中理論依據和水力模型試驗0= pgQH/N水力效率是決定水泵性能的重要參數,正確的式中Q一泵送液體流量,m3/s;H一泵揚程,m;水力效率修正計算是準確控制改造后泵的性能參數N一電機輸入功率,kW。與實(shí)際運行相吻合的關(guān)鍵,在吸取了臥式、雙吸、離泵效率計算公式心式水泵經(jīng)驗公式的基礎上,分析了幾種正在運行n=Pg QH/Nnme的斜流式泵的實(shí)際運行與設計性能的差別,同時(shí)參式中m,7—泵的傳動(dòng)效率和電機的效率,7=考了近期在軸流泵上改造所獲得的經(jīng)驗數值,綜合95%,7m=100%。了立式、單吸、斜流式水泵的比轉數、出口水流與殼2.3改造前試驗結果分析及水泵存在的問(wèn)題體螺旋角之差、出口流速比進(jìn)口流速比等參數的影(1)44機組的A泵改造前雙泵運行時(shí)的試驗效響修正了水力效率的計算公式即率為61.19%;B泵雙泵運行時(shí)的試驗效率為k△a2+k2(m=k1)2158.68%,遠沒(méi)有達到設計水泵效率80.5%的水平試驗循環(huán)水泵的實(shí)際效率和設計效率相差很大,改式中Q一流量,m3/s;n-轉速,rmn;△a-出口造循環(huán)水泵的節能潛力很明顯。水流與殼體螺旋角之差;m-出口流速比。(2)在揚程只有13.29m,比設計額定揚程改造后的試驗證明,泵的性能參數與設計值吻18.2m低得多的情況下流量只有19400m3/h,未能合,因此對水力效率計算的修正是準確的。達到設計額定流量20160m3/h,說(shuō)明循環(huán)水泵的運通過(guò)對幾種泵類(lèi)葉型的測繪和性能分析,對高行工況遠遠偏離泵特性曲線(xiàn)的高效區比轉數泵增大葉輪的出口寬度,不僅可以提高泵的2.4幾種改造方案的經(jīng)濟性分析效率而且可以拓寬泵的高效區段。本次設計考慮通過(guò)對上述問(wèn)題的詳細分析和對循環(huán)水泵及其電機改雙速后,兩臺高速(375rmin)、兩臺低速系統的現場(chǎng)試驗該項目有兩種改造方案可供選擇(334r/min)或一高(37rmin)低(334/min)各種比較。并列運行工況,為了獲得較寬的高效運行區段,采用(1)方案一:保持泵的殼體結構不變,優(yōu)化泵葉了較大的葉輪葉片出、入口寬度比,同時(shí),為了葉輪輪的設計,電機改為16、18極的雙速電機優(yōu)化運行制造工藝的方便采用了較小的葉片包角設計方式。由于受殼體流通能力的限制,改后兩臺泵并葉輪采用了封閉式設計,葉片出口邊采用大傾列運行的效率可達75%左右。保持16極運行時(shí)泵斜,傾斜角θ=14-18°,葉輪出口寬度b比常規設的實(shí)際出力與改造前相同電機功率可下降110kW計大,葉輪出口寬度b與葉輪出口最大直徑D2之左右,18極運行時(shí)電機功率可下降560kW。比:b/D2=0.36~0.41,葉輪出口寬度b與葉輪出實(shí)際上電機雙速改造運行方式優(yōu)化后在保持口最小直徑D1之比:b/D1=0.46-0.54采用4節能2006年第7期48一ENERGY CONSERVATION(總第288期)枚葉片設計,制造完成后的包角只有80~88°。同4.2經(jīng)濟效益分析時(shí)為提高使用性能采用了不銹鋼整體鑄造。將其中一臺泵的電機改為雙速電機,節電效果釆用流線(xiàn)型的殼體設計和較大的殼體通流面明顯,同時(shí)提高了循環(huán)水系統運行的靈活性。積。對于高比轉數、單吸、斜流式水泵葉輪,為使葉冬季單臺泵低速運行時(shí),每小時(shí)節約功率為:N片各流線(xiàn)的揚程近似相同,前后蓋板流線(xiàn)處出口直=1.732×6000×(192-146)×0.80=382kW,如果徑之差達250mm,同時(shí)由于采用了較寬的葉片出口每年冬季單臺泵低速運行2個(gè)月,即1440h,可節電寬度,使葉片出口邊的傾斜很大,這樣如果仍沿用對1440×382=55萬(wàn)kWh。全年共節電236+55=稱(chēng)布置的殼體設計,則勢必引起殼體內流速分布不291萬(wàn)kWh,按上網(wǎng)電價(jià)025元/kW計算折合人均使損失增大。為此,本次設計釆用了流線(xiàn)型的殼民幣72萬(wàn)元。4機組循環(huán)水泵改造工程費約105體設計按照液體流出葉輪后的軸面流線(xiàn)設計殼體萬(wàn)元人民幣,運行2年時(shí)間,即可全部收回。的截面形狀,使殼體內液體的流動(dòng)更加合理,有利于5結束語(yǔ)提高泵的水力效率。同時(shí),為了獲取較寬的高效運循環(huán)水泵是電廠(chǎng)重要的輔助設備,其運行情況行區段,采用了較大的殼體通流面積的好壞直接決定機組能否正常、安全、經(jīng)濟運行。隨殼體釆用一種不對稱(chēng)通流截面,其通流截面由著(zhù)競價(jià)上網(wǎng)的改革及創(chuàng )建國際一流電廠(chǎng)的需要,機曲率半徑為r2的上圓弧s2,曲率半徑為r1的下圓組必須安全、經(jīng)濟穩定運行才能適應這一要求。這弧s1,曲率半徑為r1的上過(guò)渡圓弧s,曲率半徑為就要求循環(huán)水泵要安全經(jīng)濟運行。此次44機組循r2的下過(guò)渡圓弧s2及直線(xiàn)b1、b2包圍而成。其特環(huán)水泵的改造是成功的,根本解決了該機組泵運行征尺寸為:r1/b1=25-3.2,r2/b1=3,5-40,r1/效率低、電耗高等問(wèn)題。采用高效泵改造后使循環(huán)H=0.3~0.3,7H=0.26-0.32。水泵殼體的水泵運行效率提高運行電流降低;同時(shí)對循環(huán)水泵螺線(xiàn)升角a與安放角B之比為0.4-0.6。采用雙速電機,改造后電機可以實(shí)現高、低速運行,4泵更換高效葉輪后的結果分析增加了循環(huán)水泵運行調節方式。滿(mǎn)足了機組在電網(wǎng)通過(guò)綜合評價(jià),我們采用更換高效葉輪和電機不同負荷、不同氣候下經(jīng)濟運行的要求提高了機組雙速改造的方案。的運行經(jīng)濟性,降低了廠(chǎng)用電率,降低了維修量,減4.1試驗結果分析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(1)4A泵在改造前雙泵運行時(shí)的試驗水泵效率效益和社會(huì )效益。同時(shí),也為各使用同類(lèi)型循環(huán)水為61.19%,更換高效葉輪后,試驗水泵效率為泵的同類(lèi)機組的節能改造提供了可以借鑒的寶貴經(jīng)72.39%,提高了11.20%;(2)4B泵改造前雙泵運行時(shí)的試驗水泵效率為參考文獻58.68%,改造后試驗水泵效率為72060%,提高了[]楊詩(shī)成王喜魁泵與風(fēng)機(M北京:中國電力出版社13.38%1990[2]吳民強泵與風(fēng)機節能技術(shù)問(wèn)答[M]北京:中國水利電(3)改造前雙泵運行工況的水量為33690m3/h,力出版社,1998兩臺泵電機的輸入功率之和為3192kW。改造后雙3邢國清流體力學(xué)泵與風(fēng)機M1北京:中國電力出版社泵運行工況在4A泵和4B泵低速運行時(shí),水量達到4]戴彥德中國電機系統能源效率與市場(chǎng)潛力分析[M].北3330m3h,兩臺泵電機的輸入功率之和為京:中國機械工業(yè)出版社,200126157kW。在水量基本持平的情況下(兩次試驗總[5]徐甫榮發(fā)電廠(chǎng)風(fēng)機水泵調速節能運行的經(jīng)濟技術(shù)分析水量?jì)H相差320m3h,占總水量的0.9%,在流量測[J].變頻器世界,2004,(4):13-15量誤差范圍內)兩臺泵電機的輸入功率總和減少了6李亞多,母管制運行給水系統中調速泵與定速泵經(jīng)濟運576.3kW;[7]肖興和佛鐵梁,肖秀媛,等永濟熱電廠(chǎng)32SA-19A循(4)由于夏季循環(huán)水溫高,對循環(huán)水量的要求更環(huán)水泵節能技術(shù)改造[J].中國電力,2001,34(9):23為重要。改造后雙泵(高速)運行工況的水量從作者簡(jiǎn)介:張小輝(1972-),男,吉林乾安人,碩士研究生,實(shí)33690m3h提高到36360m3/h,增加了2670m3h驗師,從事火電廠(chǎng)熱力設備的實(shí)驗教學(xué)和研究工作。對提高機組的真空有很大貢獻。(收稿日期:2006-04-05;修回日期:2016-05-17)