200MW機組LW4-25型循環(huán)水泵及系統節能優(yōu)化改造

節能第39卷第9期中國電力Vol. 39, No. 92006年9月ELECTRIC POWERSep. 2006電200 MW機組LW4- -25型循環(huán)水泵屢系統節能優(yōu)化改造張維紅'，鄒節廉| ,劉衛平1,李強,周?chē)?(1.天津市電力科學(xué)研究院,天津300040; 2.國電電力朝陽(yáng)發(fā)電廠(chǎng),遼寧朝陽(yáng)122008)摘要:針對國產(chǎn)200MW機組的LW4-25型循環(huán)水泵進(jìn)行節能改造，利用其報廢葉輪進(jìn)行通流部分改造，使老產(chǎn)品運行效率提高了19.73%-25.19%，流量提高了2 198~3036 m'/h，電功率下降了199.47~107.51 kW;并對電機實(shí)施雙速改造，改造后1臺機組年節電達297.15萬(wàn)kW.h,投資回收期僅為6個(gè)月，且改進(jìn)簡(jiǎn)單易行，便于推廣，適用于所有大型水泵。關(guān)鍵詞:水泵;通流部分;節能改造中圖分類(lèi)號: TK264.1文獻標識碼: B文章編號: 1004-9649(2006)09-0075-04汽蝕性能差(見(jiàn)圖1);(5)平衡筋過(guò)大,造成耗功大，0引言使效率更低;(6)運行組合方式少只有單、雙泵3種運行工況,不利于經(jīng)濟調度;(7)管道系統泄漏較嚴朝陽(yáng)發(fā)電廠(chǎng)2臺200MW機組循環(huán)冷卻水為單重,造成能源浪費。元制供水系統,采用冷水塔的冷卻方式,每臺機組配有LW4-25型與沅江48P-35I型循環(huán)水泵各1臺(為1.2號泵),由于配套性差,效率低、耗電大,為了節能降耗，已將2臺沅江48P--35I型2號循環(huán)水泵更換了高效葉輪,改造后其出力比1號泵大。為進(jìn)- -步降低循環(huán)水泵的電耗，電廠(chǎng)與天津市電力科學(xué)研究院合作對LW4- 25型1號循環(huán)水泵及循環(huán)水系統進(jìn)行節能優(yōu)化改進(jìn)。LW4-25型循環(huán)水泵設計流量Q = 16 200 m2/h=4.5 m2/s,揚程H= 25 m,軸功率N= 1 240kW?，F場(chǎng)實(shí)測結果，流量Q=11508~15 838 m/h，揚程H為23.597-15.628 m;軸功率N為1 250.9~1 218.3kW;泵效率η為58.93%-55.16%。圈1改造前葉輪Fig.1 Impeller before rfting1存在的問(wèn)題節能改造從2004年8月開(kāi)始,對出力較大的沅改前LW4--25型循環(huán)水泵性能遠遠低于設計江48P- -35I 型2號循環(huán)水泵電機進(jìn)行了雙速(495/值。運行效率只有58.93%~55.16% ,通過(guò)節能優(yōu)化診425 r/min)改進(jìn),首次在國內對LW4-25型循環(huán)水泵斷測試技術(shù)分析,發(fā)現存在如下問(wèn)題:(1)原葉型落利用原報廢的葉輪進(jìn)行通流部分改造，提高了出力后,制造工藝差,造成流量小、泵效率低;(2)設計工與泵效率。改造后運行效率提高了19.73%-25.19% ,況揚程偏高，使泵的運行工況遠離設計工況;(3)密最高運行效率達84.11%(見(jiàn)表1).居國內先進(jìn)水平,封環(huán)間隙過(guò)大,容積損失大;(4)葉輪汽蝕損壞嚴重,年節電中國煤化工僅為6個(gè)月。YHCNMHG收稿日期: 2006-02-28;修回 日期: 2006-06-19作者簡(jiǎn)介:張維紅(1955-),女,天津人,高級工程師,從事汽輪機葉片振動(dòng)及發(fā)電機端部繞組振動(dòng)特性試驗研究和水泵改造等工作。E-mail: weihong.zhang@tepco.com.cn75節能電中國電力第39卷表1 2號機LW4 -25型1號循環(huán)水泵改造前后性能測試匯總Tab.1 Performance test list of No.1 LW4- -25 circulating pump of Unit 2 before and after the retrofit改前測試工況改后測試工況序號項目名稱(chēng)計算公式泵入口壓力(P)/ MPa實(shí)測-0.005 1-0.003 5-0.010 86-0.009 8-0.010 8泵入口水溫(,)/C27.527.027.727.6密度(p) kg.m'查表996.196.1996.3泵出口壓力(P)1 MPa實(shí)澳0.2250.2460.1410.1420.226出、人口壓力表位置差(h)/m0.050.00.30揚程(H)/m10●(P-R)/g 'p+h23.59725.61615.62815.81 :24.52811 508.10 64815 83818 03614 544流量(Q)1 m'. h- ./3 6003.196 72.957 84.399 45.014.04電流()A68169162140155電機功率(N,)1 kW1352.31 358.01 317.1I 117.6; 244.80電機效事(n0)%選用92.592.軸功率(N)/kWN°ns1 250.91 256.11 218.31033.8! 151.4水泵效率(η)1%H.q.p*g/ 1 000N58.9358.94 .55.1674.8984.11(3)在模型試驗的基礎上采用焊補磨削的專(zhuān)有2主要改進(jìn)措施技術(shù),將葉片人口外伸加長(cháng),增大葉片進(jìn)口角,減少葉片出口角,做成魚(yú)頭形葉片,改變葉片進(jìn)出口段葉2.1 主要改進(jìn)措施型,以提高泵的流量、效率和汽蝕性能。利用原報廢葉輪,采用焊補磨削的專(zhuān)有技術(shù),不(4)取消平衡筋,采用不銹鋼板護蓋,減少泵的但修復了葉輪,而且進(jìn)行了通流部分改進(jìn)的研究,提耗功,提高泵效率。采用特有的裝配工藝,減少軸向高泵的出力與效率。改造后葉輪見(jiàn)圖2。推力。(5)蝸殼隔舌修磨成魚(yú)頭形,并增大喉口面積。(6)采用美國生產(chǎn)的CMS2000填料,設計新的密封裝置,解決盤(pán)根嚴重泄漏的問(wèn)題,且此種密封裝置可在泵運轉中添加。(7)更換密封環(huán),縮小密封間隙,提高了容積效率。2.2電機改雙速由離心泵相似定律可知，泵的轉速在較小范圍內改變,泵的效率幾乎不變,其性能變化關(guān)系為:圈2改造后葉輪Q/Q2= n./n2Fig.2 Impeller atter rfitingH;/H2= (n/n2)2(1)根據改前節能診斷測試,單泵運行工況揚程:N,!N2= (n/n2)'H= 15.628 m,雙泵運行工況揚程: H= 23.597 m,為式中:Q1HI、N與Q2.H2、N2分別表示泵的轉速為n兼顧單、雙泵運行工況的效率和雙泵運行時(shí)間長(cháng)的和n2下的流量、揚程和軸功率。目前大型循環(huán)水泵狀況,通常設計揚程取兩者平均值加1~2m,其揚程異步電機磁級對數多為5~8對，利用變極調速,其平均值為:轉速差都不大，如LW4 -25型泵的電機改為6.7對H=(15.628+23.597)/2 = 19.614 (m)磁極的雙速電極后,其轉速分別為495 r/min和425改后泵的設計參數選為:r/min,轉速只下降70r/min,但功率卻下降36.7%,循H=21 m環(huán)水泵利用t沭規律采用轉速差別不大的相鄰磁Q = 16 000 m/h =4.444 m%s極鄧中國煤化工同季節、不同負荷條η≥83 % (因原葉輪葉片為4枚，無(wú)法改變,效件|Y片CNMHG達到調節循環(huán)水量,.率提高受到- -定限制)。實(shí)現節能降耗的目的。(2)將葉輪外徑車(chē)削58 mm,減少富裕揚程,并由于每臺機組有大小泵及高低轉速之分，有5將葉輪流道擴寬,使高效區向大流量轉移。種不同組合的運行方式,可根據不同負荷、不同循環(huán)765方數據.節能第9期張維紅等:200MW機組LW4-25型循環(huán)水泵及系統節能優(yōu)化改造電水溫實(shí)施循環(huán)水泵的經(jīng)濟調度。算,則實(shí)際節電:2.3 消除管道泄漏143.64x0.8=114.912 (萬(wàn)kW.h)利用停機機會(huì )對循環(huán)水管道系統進(jìn)行查漏檢(1)+(2)則為1臺LW4-25型1號循環(huán)水泵改查,消除管道系統泄漏。后年節電效益:92.094+114.912 = 207.006 (萬(wàn)kW.h)3性能測試4.2電機改雙速 的效益電機改雙速本身不能節電,而且低速時(shí),電機效3.1測試方法率下降(約1%),雙速泵只能通過(guò)循環(huán)水泵的經(jīng)濟在機組負荷穩定的工況下，關(guān)閉通往1號塔的調度才能反應出節電效果。為了便于計算,經(jīng)現場(chǎng)實(shí).1號閥門(mén)及公用系統的用水，使循環(huán)水大部分進(jìn)人測或推算得出循環(huán)水泵各種運行工況下的電功率消凝結器,再流回2、3號塔。利用美國康創(chuàng )1011超聲耗狀況,見(jiàn)表3。波流量計在回冷水塔總管.上測量流量，其他在運行表31.2號泵改后各種運行工況 下電功率實(shí)測及計算值中無(wú)法關(guān)閉的冷卻水和冷油器用水，再用超聲波流Tab.3 Actual measured and calculated values for each量計按原工況單獨測試，加上回冷水塔總管流量,即working condition of No.1 ,No.2 circulating pump before and為循環(huán)水泵出水流量。after retrofit3.2 測試結果kW改后測試結果見(jiàn)表2。運行工況單泵低速電功率1高1低2泵電功率雙高泵電功率表2LW4--25型1號循環(huán)水泵改造前后性能參數對比2號泵低速881920Tab.2Comparison of performance parameters before and1號泵高速1 2001 244.8after the retrofit of No.1 LW4- -25 circulating pump2號泵高速1 326.6項目名稱(chēng).運行方式改前改后相對變化根據表3能較準確地計算出電機改雙速的節電單泵55.1674.89+19.732泵效率/%效益。每年3月25日-6月10 日,9月10日一11雙泵58.92784.11+25.186月25日5個(gè)月開(kāi)1高1低2泵代替雙高運行方式，流量/m'.hr'15 838 .18 036+2 198則循環(huán)水泵可節電:11 508 .14 544+3 036[(1 244.8+1385.6)- (1200+920) ]x5x30x24=電功率kw1 317.11 117.6-199.5183.744 (萬(wàn) kW.h)1 352.31 244.8 .-107.515.62815.811+0.183但此時(shí)進(jìn)人凝汽器的循環(huán)水量減少2700m/h,揚程/m23.59724.528根據200MW機組循環(huán)水泵經(jīng)濟調度綜合軟件計162140-22算,每小時(shí)少，上網(wǎng)供電260 kW.h,則5個(gè)月少上網(wǎng)電流/A168155-13供電93.6萬(wàn)kW.h。兩者相抵,則實(shí)際節電為:4經(jīng)濟效益183.744- 93.6= 90.144 (萬(wàn)kW.h)綜上所述,全年共節電為:4.1改后循環(huán)水泵 節電效果207.006 + 90.144 = 297.15 (萬(wàn)kW.h)(1)電功率下降的節電效益。按單、雙泵每小時(shí)按0.25元/ (kW.h)計算,其效益折合人民幣:平均電量為:297.15x0.25 = 74.2875 (萬(wàn)元)(199.5+107.5)/2 = 153.5 (kW.h)1臺LW4--25型循環(huán)水泵改造的全部投資為22按年運行6000h計算,則全年節電:萬(wàn)元,1臺1600kW電機改雙速,提高絕緣等級,由153.5x6 000=920 940=92.1 (萬(wàn)kW.h)B級改為F級絕緣全部投資為15萬(wàn)元，總投資為(2)按流量提高的節電效益。由于循環(huán)水流量提37萬(wàn)元,投資回收期為6個(gè)月。由此可見(jiàn)這種改進(jìn)高,真空提高,多發(fā)電的效益,根據200MW機組循方式是--項投資少,節能效果非常明顯的節能項目。環(huán)水泵經(jīng)濟調度綜合軟件,按平均流量增加計算:(2 198.2+3 035.9)/2 =2 617.1 (m/h)5結中國煤化工每小時(shí)可多發(fā)電:239.4kW.h,按6000h計算YHCNMHG則全年可多發(fā)電:(1)LW4- -25型循環(huán)水泵及其系統節能優(yōu)化改239.4x6 000=1436 400=143.64 (萬(wàn)kW.h)造，在國內首次對該型水泵采用高效混流泵新技考慮到運行調度等問(wèn)題,其效益按80%考慮計術(shù)與模型試驗相結合的辦法，利用原報廢葉輪進(jìn)節能中國電力第39卷行了通流部分改造，使改后泵的運行效率提高了19.732%和25.186%，流量提高了2 198.2 m/h和參考文獻:3 035.9 m2/h,電功率下降了199.47 kW和107.51 kW,而且將原報廢葉輪修復如新。[1] AJ 斯捷潘諾夫.離心泵與軸流泵[M].北京:機械工業(yè)出版社，改造后泵的最高運行效率達84.113% ,居國內先進(jìn)水平,改后泵的年節電效益可達2070.06MW.h,節STEPANOFF A J. Centrifugal and axial flow pumps [M]. Beijing:能效果非常明顯。China Machine Press,1980.(2)電機改雙速后,通過(guò)經(jīng)濟調度每臺機組年[2]鄒節廉火電廠(chǎng)泵節能的途徑與措施[].水泵技術(shù).1982(4):7-9.節電可達901.44MW.h,可見(jiàn)循環(huán)水泵電機改雙速ZOU Je-lian. Energy saving apprach and measurs of pumps in thermal是一項有效的節能措施，也是國內外公認的節能power pant[]Pump Tchnology,1982(4):7-9.措施。[3] 鄒節廉,王文永,劉衛平,等.火電廠(chǎng)循環(huán)泵經(jīng)濟調度研究[J].天(3)整個(gè)項目的年節電效益為2971.5 MW.h,折津電力技術(shù)，2003(1):50-54.合人民幣74.2875萬(wàn)元,投資回收期僅為6個(gè)月,且Z0U Jie-lian, WANG Wen- yong , LIU Wei-ping ,et al. Economical改進(jìn)簡(jiǎn)單易行,便于推廣,適用于所有的大型水泵。(4)通過(guò)采用美國生產(chǎn)的CMS2000進(jìn)行軸封改Tianjin Eletrie Power Technology, 2003(1 ):50-54.進(jìn)，解決了原盤(pán)根泄漏嚴重的問(wèn)題和泵正常情況下無(wú)法填加盤(pán)根的問(wèn)題,而且在泵運轉中填加填料。(責任編輯李秀平)Energy conservation and optimized improvement on LW4- -25 circulating pump of 200 MW unitZHANG Wei-hong' , Z0U Jie-lian' , LIU Wei-ping', LI Qiang2，ZHOU Guo2(1.Tianjin Electric Power Research Institute ,Tianjin 300040,China ;2.Cuodian Chaoyang Power Plant, Chaoyang 122008, China)Abstract:In view of the energy saving retrofit on LW4 -25 circulating pump of domestic 200 MW unit, the flow passage can be rtofited withthe impellr out of service to increase the operation ficiency by 19.73%~ 25.19%, improve the flow by 2198~3 036 m2/h and reduce the electicpower by 199.47~ 107.51kW. Afer the implementation of double-speed retroft, the saved power of one unit is about 2 971.5 MW.h and theinvestment recovery period is only 6 months. The retrofit is easy to operate and promote, and applicable for all the large -sized water pumps.Key words: water pump; flow passage; energy-saving retroft特別報道特高壓直流試驗基地奠基儀式在北京舉行12項設備指標或試驗性能將創(chuàng )世界第一2006年8月用現在的技術(shù)和設備條件，借鑒國外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗，10日上午,北京市建成國際- -流的直流特高壓試驗基地,最大限度地實(shí)現基中關(guān)村科技園區地建設的技術(shù)經(jīng)濟合理優(yōu)化。昌平園東區迎來(lái)了一個(gè)特高壓電網(wǎng)建設的歷史性時(shí)刻。特高壓直流試驗基地將針對+800kV輸變電技術(shù)和運國家電網(wǎng)公司總經(jīng)理劉振亞、副總經(jīng)理舒印彪和來(lái)自國行技術(shù)開(kāi)展研究工作?；匾黄诠こ逃?個(gè)部分組成?；丶铱萍疾?、中國工程院的領(lǐng)導、專(zhuān)家共同為特高壓直流試建成之后,總共將有直流試驗線(xiàn)段同塔雙回電壓等級、基地驗基地莫基。該基地占地8萬(wàn)m',將于2007年12月竣工綜合試驗能力等12項設備指標或試驗性能居世界第1位。并投入使用。中國是世界直流輸電大國,世界上最高電壓等級+800kV的直流輸電工程即將在中國建設投運。實(shí)現這一世界性創(chuàng )舉,面臨著(zhù)許多重大技術(shù)難關(guān),一系列課題亟待研究解決。針對我國氣候和環(huán)境的特殊性,線(xiàn)路電暈特性中國煤化工和電磁環(huán)境影響,以及高海拔、覆冰、重污穢等惡劣自然[HCNMHG條件下的外絕緣特性等都需要進(jìn)行深人的試驗研究。由中國電力科學(xué)研究院承擔的特高壓直流試驗基地的建設,將緊緊圍繞公司建設特高壓電網(wǎng)的目標,充分利75方數據