2015年2月.建材目裝飾電力建設(shè)江西大唐國際撫州發(fā)電廠循環(huán)水泵選型優(yōu)化方案研究曹博(中國機(jī)械設(shè)備工程股份有限公司北京市100055)摘要:本文根據(jù)“以高質(zhì)量、低造價.低運(yùn)行成本”為原則,結(jié)合本工程供水系統(tǒng)的特點(diǎn),從循環(huán)水泵的臺數(shù)、國產(chǎn)泵與進(jìn)口泵及布置等方面入手,對循環(huán)水泵的選型進(jìn)行了全面優(yōu)化,推薦出合理、安全并經(jīng)濟(jì)適用的循環(huán)水泵選型方案。關(guān)鍵詞:循環(huán)水泵;火電廠;選型優(yōu)化中圖分類號:TM621文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1673-0038(2015 )06-0145-021工程概況立式混流泵。江西大唐國際撫州發(fā)電廠(以下簡稱撫州電廠)位于撫州市4 循環(huán)水泵的調(diào)節(jié)模式東南方向27.0km的臨川區(qū)青泥鎮(zhèn)周家村西南，北距南昌市約電廠要求循環(huán)水系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)，水量隨機(jī)組負(fù)荷、循環(huán)水溫的變100km。廠址地貌主要為丘陵崗地，夾少量沖溝水田及水塘。地形|化而變化,所以應(yīng)適時對循環(huán)水系統(tǒng)水量進(jìn)行調(diào)節(jié),循環(huán)水系統(tǒng)起伏不大,自然地形標(biāo)高在75.7~95. 50m(黃海高程，下同)之間。水量調(diào)節(jié)主要有以下幾種模式: .廠址北面和南面均有沖溝通過,廠址地勢較周邊地形高,場地自4.1 調(diào)節(jié)開泵臺數(shù)然排水通暢。根據(jù)對不同類型的火電廠循環(huán)水系統(tǒng)中循環(huán)水泵和管路并工程總規(guī)劃容量為41000MW超超臨界燃煤機(jī)組，本期建|聯(lián)運(yùn) 行的水力計(jì)算結(jié)果分析,《火力發(fā)電廠水工設(shè)計(jì)規(guī)范》(DL/設(shè)21000MW超超臨界燃煤機(jī)組,補(bǔ)給水源為撫河,最大需水量| T5339- -0060)給出循環(huán)水系統(tǒng)中不同循環(huán)水泵臺數(shù)的出水流量324 6m/見表1。2循環(huán)水泵選型優(yōu)化的必要性表1伙力發(fā)電廠水工設(shè)計(jì)規(guī)范》中循環(huán)水泵的配制原則循環(huán)水泵是火力發(fā)電廠重要的輔機(jī)設(shè)備,是汽輪機(jī)冷端優(yōu)化水泵裝置臺數(shù)水量百分?jǐn)?shù)(號)運(yùn)行1臺.運(yùn)行2臺運(yùn)行3臺運(yùn)行4臺的重要組成部分，不僅關(guān)系到汽輪發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行,而且對60%100%整個機(jī)組-.次性投資及相應(yīng)的運(yùn)行費(fèi)用起著重要的影響作用,40%75%因此循環(huán)水泵型式的選擇、每臺汽輪機(jī)配置循環(huán)水泵的臺數(shù)以30%85%及循環(huán)水泵主要工作參數(shù)的確定,在火電廠設(shè)計(jì)中至關(guān)重要,有| 4.2 循環(huán)水泵葉片的可調(diào)性必要作專門研究進(jìn)行優(yōu)化選型。為適應(yīng)不同用水量的要求,保持泵組的高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，可采3循環(huán)水泵型式和臺數(shù)的確定原則用調(diào)整葉片角度的方式得以實(shí)現(xiàn),即采用可調(diào)葉片角度的水泵。我國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)伙力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程) (D5000-水泵葉 片的調(diào)節(jié)模式可分為對泵轉(zhuǎn)子動葉調(diào)整和泵進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)20014.3.6條規(guī)定:對單元制供水系統(tǒng)，每臺汽輪機(jī)宜裝設(shè)兩臺|整， 又可按葉片調(diào)整的范圍分為在不停泵情況下可調(diào)任意角度循環(huán)水泵，其總出力等于該機(jī)組的最大計(jì)算用水量。當(dāng)設(shè)備條件的全程調(diào)節(jié)和停泵人工調(diào)節(jié)固定角度的半調(diào)節(jié)。調(diào)整葉片角度許可，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證合理時，水泵可采用動葉可調(diào)或采用變|需一 套 輔助的調(diào)控裝置，多采用液壓調(diào)速,該裝置較為復(fù)雜，需速電機(jī)驅(qū)動。鑒于循環(huán)水泵在火電廠運(yùn)行中的重要性,對循環(huán)水要一套完整的油壓系統(tǒng),與固定葉片泵相比，系統(tǒng)復(fù)雜、運(yùn)行可泵泵型和單機(jī)配置循環(huán)水泵臺數(shù)的確定原則是:靠性降低、維護(hù)量大、占地大、泵價格較固定葉片泵高約30號，在(1) 設(shè)備可靠性高，運(yùn)行安全。少數(shù)電廠的循環(huán)水泵中也有采用可調(diào)葉片水泵，一- 般調(diào)整角度(2)泵結(jié)構(gòu)簡單合理,便于安裝和檢修。為-20~+20，調(diào)整水泵葉片角度的泵多用于水源水位變幅大,揚(yáng).(3)便于隨主機(jī)負(fù)荷的變化調(diào)節(jié)循環(huán)水量,運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。程變幅大,流量變幅小的場合。本工程為帶冷卻塔的二次循環(huán)系(4)國內(nèi)有成熟的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，同類泵運(yùn)行業(yè)績豐富,生產(chǎn)廠家|統(tǒng), 供水靜揚(yáng)程穩(wěn)定,動揚(yáng)程變化較小，再增加葉片角度調(diào)整功落實(shí)，價格合理。能實(shí)際意義不大，由于目前葉片的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，-般采用進(jìn)對于本工程而言，由于單機(jī)容量100MW,當(dāng)循環(huán)水冷卻倍口, 費(fèi)用較高。各泵廠從主泵的安全性考慮，力爭簡化附屬系統(tǒng)，率采用60倍時,單機(jī)所需的循環(huán)水量約106177m/h, 當(dāng)單機(jī)配2也不主張可調(diào)葉片在大泵上應(yīng)用，故本工程推薦采用固定葉片臺或3臺循環(huán)水泵時,單泵流量可達(dá)35392~53088m’/h。根據(jù)以上所述，目前國內(nèi)外大型機(jī)組(600MW及以上)所配|4.3 循環(huán)水泵變速的循環(huán)水泵多為立式可抽芯式混流泵，特別是國內(nèi)各泵廠為.水泵的性能與轉(zhuǎn)速有密切關(guān)系，如流量與轉(zhuǎn)速成一次關(guān) 系、600MW機(jī)組所配的循環(huán)水泵基本都是這種型式，該泵型結(jié)構(gòu)合|揚(yáng)程 與轉(zhuǎn)速是平方關(guān)系功率與轉(zhuǎn)速是三次方關(guān)系，即:理，水力特性好，效率高,占地少，安裝、檢修方便。經(jīng)過向國內(nèi)長2:/2=n/n2沙、上海KSB等大型制泵企業(yè)咨詢，同時參照國內(nèi)百萬機(jī)組的火H/H2= (n./n中國煤化工電和核電廠的引進(jìn)循環(huán)水泵的泵型，本項(xiàng)目循環(huán)水泵推薦采用P/P2= (n/n.MHCNM HG●145. .電力建設(shè)建材⑤裝飾2015年2月由此可見，水泵轉(zhuǎn)速直接影響泵的性能。來講,本工程2x1000MW等級機(jī)組選用國產(chǎn)泵是可行的，因此本水泵轉(zhuǎn)速有三種型式,即單速、雙速和變頻調(diào)速,在火電廠的|工程摧薦一 機(jī)三泵擴(kuò) 大單元制國產(chǎn)循泵的配置方案。循環(huán)水泵中多為單速泵,少數(shù)電廠:的循環(huán)水泵采用雙速電機(jī),如果進(jìn)一步考慮廠用電指標(biāo)的優(yōu)化,在國產(chǎn)-機(jī)三泵的配置般降- -級速度，在中小泵組上已有較多的應(yīng)用;采用無極變頻裝|。上, 對泵所配置電機(jī)按雙速電機(jī)考慮。經(jīng)與電機(jī)廠咨詢，國產(chǎn)雙置來調(diào)速實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)供水，主要用在供水變化明顯的小流量、低壓|速電機(jī)與變頻電機(jī)價格相當(dāng),按800元/kW的差額造價進(jìn)行-次電機(jī)的供水系統(tǒng),而且變頻裝置較復(fù)雜,在電站循環(huán)水系統(tǒng)中較|投資 估算。雙速電機(jī)功率考慮熱季和冷季變化，單泵功率分別少應(yīng)用。對于本項(xiàng)目的循環(huán)水泵所配電機(jī)容量達(dá)3000kW以上，|為: 3800kW (夏季)13700kW(冷季)。詳細(xì)比較見表3。容量比較大,水位變幅小，并且采用了-機(jī)三泵的擴(kuò)大單元制系表了定速泵和雙速泵的經(jīng)濟(jì)比較(兩臺機(jī)組)統(tǒng)，即使負(fù)荷變化時，兩臺機(jī)組可以運(yùn)行5臺水泵,也可以運(yùn)行3項(xiàng)目一 方案國產(chǎn)定速泵 雙速電機(jī) 備注設(shè)備差價(萬元)1824 僅列電機(jī)差價臺水泵,水泵的臺數(shù)調(diào)節(jié)也完全能夠滿足流量調(diào)節(jié)要求，而且雙固定投資年費(fèi)用差值(萬元)38.7速調(diào)速時,需要停泵才能調(diào)節(jié),影響機(jī)組的運(yùn)行,故本階段推薦年運(yùn)行費(fèi)用(萬元)2846.82822.定速泵。.年總費(fèi)用(萬元)3161.45循環(huán)水泵方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較年總費(fèi)用差價(萬元)314.6根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果,循環(huán)水系統(tǒng)以變倍率運(yùn)行(熱季從表3可知，國產(chǎn)一機(jī)三泵方案中如電機(jī)配置為雙速或變頻60倍,冷季45倍)最為經(jīng)濟(jì)。.電機(jī)雖然兩臺機(jī)循環(huán)水泵的年運(yùn)行費(fèi)用能降低24.1萬或更多，.年固定費(fèi)率為18.57%;成本電價:0.29元kwh;年運(yùn)行小時但是由 于更換電機(jī)增加的一-次費(fèi)用增加 1824萬,導(dǎo)致年費(fèi)用比數(shù): 5000h。定速泵方案大314.6萬元。一機(jī)兩泵進(jìn)口單泵功率:6100kw;一機(jī)三泵單泵功率:廠用電指標(biāo)的影響:以配置雙速電機(jī)進(jìn)行計(jì)算,能比單臺機(jī)3800kW。 考慮國產(chǎn)泵效率較進(jìn)口泵低的因素，國產(chǎn)單泵功率暫按|定速泵 節(jié)約功率625kW，能降低廠用電約0.06%。進(jìn)口泵功率的1.05倍考慮。盡管采用雙速電機(jī)或變頻電機(jī)能降低廠用電,但雙速電機(jī)也運(yùn)行方式: -機(jī)兩泵，熱季兩臺泵運(yùn)行,冷季- - 臺泵運(yùn)行,春存在一 些如必須停泵進(jìn)行高低速切換等弊端，不利于機(jī)組的穩(wěn)秋季兩機(jī)三泵運(yùn)行;一機(jī)三泵，熱季三臺泵運(yùn)行,冷季兩臺泵運(yùn)|定運(yùn)行。行，春秋季兩機(jī)五泵運(yùn)行或根據(jù)負(fù)荷的變化兩機(jī)三泵運(yùn)行。運(yùn)行因此推薦采用國產(chǎn)-機(jī)三泵配置定速電機(jī)的方案。費(fèi)用暫不細(xì)化計(jì)算擴(kuò)大單元兩機(jī)三泵或兩機(jī)五泵運(yùn)行的功率變6結(jié)論化。熱冷季比為7:5。在考慮設(shè)備價、泵房土建和運(yùn)行費(fèi)用的情況根據(jù)以上比較,本工程擬推薦一機(jī)三泵擴(kuò) 大單元制國產(chǎn)循泵下,一機(jī)二泵和一機(jī)三泵方案的經(jīng)濟(jì)比較見表2。的配置方案。以機(jī)組設(shè)計(jì)工況進(jìn)行循環(huán)水泵參數(shù)的確定,初步確表2不同泵臺數(shù)的經(jīng)濟(jì)比較(兩臺機(jī)組)定循環(huán)水泵組的設(shè)計(jì)參數(shù)為:方案一機(jī)二泵(護(hù)大單一機(jī)二泵(由大單一機(jī)三泵(擴(kuò)大單項(xiàng)元制) (進(jìn)口型)元制) (國產(chǎn)型)元制) (國產(chǎn)型)流量: Q=11.174~9.867m2/s設(shè)備造價(萬元)530028003300揚(yáng)程: H=25~29m泵房土建造價(萬元)9801045泵效率:η=86%泵房靜態(tài)投資(萬元)6280_37804345電機(jī)功率:N=3800kW差價(萬元)+1935-5650固定投資年費(fèi)用(萬元)166.2701.9806.8電壓: U=0000V_2941水泵型式:單支座、固定轉(zhuǎn)速、固定葉片、可抽芯、立式斜流-45.894.2|泵。年費(fèi)用(萬元)3967.23642.93653.6年費(fèi)用差價(萬元)13.610.7參考文獻(xiàn)通過表2可以看出，--機(jī)三泵國產(chǎn)型方案年費(fèi)用最省。同時，(1]《火力發(fā)電廠水工設(shè)計(jì)規(guī)范》(DL/T5339-2006)[s)北京:中國電力出版一機(jī)二泵國產(chǎn)型方案固定投資最省,一機(jī)三泵國產(chǎn)型方案次之，|社,2006.一機(jī)二泵進(jìn)口型方案固定投資最高，考慮到-機(jī)二泵方案中水 12]伙力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(5000 20北京:中國電力出版社，泵容量較大，國產(chǎn)泵型在電力系統(tǒng)同容量機(jī)組中還沒有應(yīng)用業(yè)| 2000.績，制造技術(shù)還未成熟，因此本設(shè)計(jì)不推薦一機(jī)二泵國產(chǎn)型 方案收稿日期:2015-1-16-機(jī)二泵進(jìn)口型方案和一-機(jī)三泵國產(chǎn)型方案各有利弊:前者|作者 簡介:曹博(1982-),男,漢族，陜西商洛人，水利水電工程.初期投資較高,但泵房及進(jìn)水間占地面積稍小,進(jìn)口泵在運(yùn)行可|師， 大學(xué)本科,從事項(xiàng)目管理發(fā)電廠設(shè)計(jì)工作?？啃?、水力性能、水泵效率、抗汽蝕條件、材料耐腐蝕性等方面確實(shí)比國產(chǎn)泵有優(yōu)勢,但一機(jī)兩泵對 負(fù)荷變化的調(diào)節(jié)性較差。目前在建的單機(jī)600MW機(jī)組采用一-機(jī) 二泵的循環(huán)水泵已全部采用國產(chǎn)循環(huán)水泵，而本工程一機(jī)三泵擴(kuò) 大單元制配置的循泵參數(shù)與之類似。該類參數(shù)的國產(chǎn)循泵是成熟可靠的、完全能滿足本工中國煤化工程的要求。從經(jīng)濟(jì)適用、安全可靠、調(diào)節(jié)性能、國產(chǎn)化要求的角度MHCNM HG●146.