能2006年第7期ENERGY CONSERVATION(總第288期發(fā)電廠循環(huán)水泵節(jié)能分析張小輝12,李德元(1.沈陽工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧沈陽110023;2.沈陽工程學(xué)院,遼寧沈陽110136)擴要:針對上安發(fā)電廠循環(huán)水泵供水量嚴(yán)重不足的情況,對循環(huán)水泵進(jìn)行增流節(jié)能技術(shù)改造。在殼體(基礎(chǔ)部分)、管道系統(tǒng)等不變的條件下,通過更換葉輪、采用雙速電機等方案達(dá)到提高運行效和供水量的要求,見效快、效果顯著。通過技術(shù)改造,提高了電廠經(jīng)濟運行水平和安全可靠性,經(jīng)濟效益顯著。關(guān)鑣詞:循環(huán)水泵;高效葉輪;雙速電機;節(jié)能分析中圖分類號:TM621.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼B文章編號:1004-7948(2006)07-0046-031節(jié)能的意義和途徑試驗。泵類明確要求按IEC497(蓄能泵模型驗收試目前全國大部分地區(qū)電力供應(yīng)緊張,煤炭的價驗國際規(guī)程)有關(guān)蓄能泵的要求進(jìn)行加工制造,以適格居髙不下。要提高發(fā)電廠綜合效益,必須降低廠應(yīng)現(xiàn)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。由于電的能價比高,節(jié)電比節(jié)已達(dá)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(jié)電項靠的技術(shù)保證。許多電力科研院所和電廠在已投產(chǎn)目能在短期內(nèi)創(chuàng)造更大的效益。的機組上對循環(huán)泵節(jié)能改造做了大量工作,并取得火力發(fā)電廠輔機出力隨發(fā)電機負(fù)荷的大小而變很好的效果?；?電網(wǎng)負(fù)荷隨時在變,所以發(fā)電機輸出功率和輔機2水泵節(jié)能改造前參數(shù)與效率試驗分析出力也要相應(yīng)調(diào)整。循環(huán)水泵作為火力發(fā)電廠主要2.1系統(tǒng)概況輔機之一,從維持機組真空、調(diào)節(jié)循環(huán)水流量的要求華能上安電廠4#機組安裝了2臺東方汽輪機出發(fā),其出力應(yīng)隨季節(jié)和機組負(fù)荷而變化。但是目廠生產(chǎn)的N300-167/537/537-4型凝汽式汽輪前電廠循環(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,沒有按照機組真空變化來調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)方式有兩個缺陷:一是浪費電能;二是增加設(shè)術(shù)參數(shù)如下備不必要的磨損。如果在北方冬季循環(huán)水量過大,水泵:流量Q=20160m3h,揚程H=18.2m還會出現(xiàn)凝結(jié)水過冷度(即凝結(jié)水溫度低于其對應(yīng)效率=80.5%;壓力下飽和水溫,也就是凝結(jié)水處于不飽和狀態(tài)),電機:轉(zhuǎn)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(jié)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循環(huán)水泵實際運行效率測試數(shù)據(jù)表由于試驗?zāi)康氖菫榱嗽u價改造效果,只安排經(jīng)明循環(huán)水泵運行效率均低于設(shè)計值,主要是設(shè)計院常運行的單泵試驗工況和兩臺泵同時運行的試驗工在選型時過于保守,揚程上留有很大的余量,該用混況。為了保證試驗過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(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)水量。這樣每臺泵只有兩個試驗工區(qū)。循環(huán)泵節(jié)能改造主要可從兩方面來考慮:一是況,雖然得不到水泵的性能曲線,但是足以達(dá)到評價水泵高效改造,提高運行效率;二是電機節(jié)電改造,改造效果的試驗?zāi)康?。利用變頻技術(shù)或者采用雙速電機,在滿足設(shè)備系統(tǒng)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。出口中國煤化工和電流等參數(shù)。試近年來隨著我國大型現(xiàn)代化電站和引水工程驗工CNMHG上測試時間的建設(shè),對泵產(chǎn)品的設(shè)計、加工提出了更高的要求,為雙計并。武驗標(biāo)準(zhǔn)按照國標(biāo)許多廠家引進(jìn)國外的水泵設(shè)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)泵已能在廠內(nèi)做全流量的效率方法》進(jìn)行。2006年第7期能總第288期)ENERGY CONSERVATION循環(huán)水泵的流量在冷卻塔入口鋼管上測量,冷原機組燃煤量不變的情況下,每年可節(jié)約人民幣61卻塔入口管道的直管段長50m,因此取在冷卻塔入萬元,兩臺泵改造費用110萬元人民幣約需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(biāo)準(zhǔn)壓力表測量揚程計算時以泵出口壓力表所(2)方案二:泵整體改造設(shè)計,即整臺泵重新進(jìn)在平面為基準(zhǔn)面;電機功率在6kV開關(guān)柜用高精度行優(yōu)化設(shè)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(zhuǎn)行。改后泵的運行效率可達(dá)85%以上,16極時維持速用光電轉(zhuǎn)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極運行時電機功率可下降680kW,仍按上述運行H=(p2-p)Pg+(c2-c)2g+(z2-z1)方式和運行小時數(shù)計算,兩臺泵的總改造費用為式中p2,pP1泵出口和進(jìn)口處液體的靜壓強,p1220萬元,約需2年1個月即可全部收回。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(jié)電約250萬(c1很小可忽略不計),ms;Z2,z1-泵出口與進(jìn)Wh,約需2年可收回投資;方案二投資多,每年可口到任選基準(zhǔn)面的高程(以循環(huán)水泵出口壓力表為節(jié)電420萬kWh,約需2年1個月收回投資。因此基準(zhǔn)面),Z2取0,m;Pg一泵送液體重度,N/m3。從長遠(yuǎn)的觀點出發(fā),顯然方案二要優(yōu)于方案一。泵組效率計算公式3泵改造中理論依據(jù)和水力模型試驗0=pg QH/N水力效率是決定水泵性能的重要參數(shù),正確的式中Q一泵送液體流量,m3/s;H-泵揚程,m;水力效率修正計算是準(zhǔn)確控制改造后泵的性能參數(shù)N一電機輸入功率,kW。與實際運行相吻合的關(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(chǔ)上,分析了幾種正在運行7=Pg QH/N7mne的斜流式泵的實際運行與設(shè)計性能的差別,同時參式中mm,7。-泵的傳動效率和電機的效率,=考了近期在軸流泵上改造所獲得的經(jīng)驗數(shù)值綜合95%,7m=100%。了立式、單吸、斜流式水泵的比轉(zhuǎn)數(shù)、出口水流與殼2.3改造前試驗結(jié)果分析及水泵存在的問題體螺旋角之差、出口流速比、進(jìn)口流速比等參數(shù)的影(1)4#機組的A泵改造前雙泵運行時的試驗效響修正了水力效率的計算公式,即率為61.19%;B泵雙泵運行時的試驗效率為5868%,遠(yuǎn)沒有達(dá)到設(shè)計水泵效率80.5%的水平。7=(1+,kk1△a2+k2(mlg vQ/n試驗循環(huán)水泵的實際效率和設(shè)計效率相差很大,改式中Q一流量,m3s;n-轉(zhuǎn)速,r/min;△a-出口造循環(huán)水泵的節(jié)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(shè)計額定揚程改造后的試驗證明,泵的性能參數(shù)與設(shè)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(zhǔn)確的達(dá)到設(shè)計額定流量20160m3h,說明循環(huán)水泵的運通過對幾種泵類葉型的測繪和性能分析,對高行工況遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離泵特性曲線的高效區(qū)。比轉(zhuǎn)數(shù)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(qū)段。本次設(shè)計考慮通過對上述問題的詳細(xì)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(tǒng)的現(xiàn)場試驗,該項目有兩種改造方案可供選擇(334r/min)或一高(375rmin)一低(334r/min)各種比較。并列運行工況,為了獲得較寬的高效運行區(qū)段,采用(1)方案一:保持泵的殼體結(jié)構(gòu)不變,優(yōu)化泵葉了較大的葉輪葉片出、入口寬度比,同時,為了葉輪輪的設(shè)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(shè)計。方式。由于受殼體流通能力的限制,改后兩臺泵并中國煤化工出口邊采用大傾列運行的效率可達(dá)75%左右。保持16極運行時泵斜,傾CNMHG寬度b比常規(guī)設(shè)的實際出力與改造前相同電機功率可下降10w計大,北m日覓度b與葉粑出口最大直徑D2之左右,18極運行時電機功率可下降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能2006年第7期ENERGY CONSERVATION(總第288期)枚葉片設(shè)計,制造完成后的包角只有80~88°。同4.2經(jīng)濟效益分析時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(jié)電效果采用流線型的殼體設(shè)計和較大的殼體通流面明顯,同時提高了循環(huán)水系統(tǒng)運行的靈活性積。對于高比轉(zhuǎn)數(shù)、單吸、斜流式水泵葉輪,為使葉冬季單臺泵低速運行時,每小時節(jié)約功率為:N片各流線的揚程近似相同,前后蓋板流線處出口直1.732×6000×(192-146)×0.80=382kW,如果徑之差達(dá)250mm,同時由于采用了較寬的葉片出口每年冬季單臺泵低速運行2個月,即1440h,可節(jié)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kWh。全年共節(jié)電236+55=稱布置的殼體設(shè)計,則勢必引起殼體內(nèi)流速分布不291萬kWh,按上網(wǎng)電價025元/kW計算折合人均使損失增大。為此,本次設(shè)計釆用了流線型的殼民幣72萬元。4“機組循環(huán)水泵改造工程費約105體設(shè)計按照液體流出葉輪后的軸面流線設(shè)計殼體萬元人民幣,運行2年時間,即可全部收回。的截面形狀使殼體內(nèi)液體的流動更加合理,有利于5結(jié)束語提高泵的水力效率。同時,為了獲取較寬的高效運循環(huán)水泵是電廠重要的輔助設(shè)備,其運行情況行區(qū)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。隨殼體采用一種不對稱通流截面,其通流截面由著競價上網(wǎng)的改革及創(chuàng)建國際一流電廠的需要,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(wěn)定運行才能適應(yīng)這一要求。這弧s1,曲率半徑為r1的上過渡圓弧s,曲率半徑為就要求循環(huán)水泵要安全經(jīng)濟運行。此次4機組循r2的下過渡圓弧s2及直線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=2.5-3.2,n2/b1=3.5~40,r1/效率低、電耗高等問題。采用高效泵改造后使循環(huán)H=0.3~0.3,2/H=0.26~0.32。水泵殼體的水泵運行效率提高運行電流降低;同時對循環(huán)水泵螺線升角a與安放角β之比為04-0.6。采用雙速電機,改造后電機可以實現(xiàn)高低速運行4泵更換高效葉輪后的結(jié)果分析增加了循環(huán)水泵運行調(diào)節(jié)方式。滿足了機組在電網(wǎng)通過綜合評價我們采用更換高效葉輪和電機不同負(fù)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,降低了廠用電率降低了維修量,減1試驗結(jié)果分析少了維修費用,給華能上安電廠帶來了可觀的經(jīng)濟(1)4A泵在改造前雙泵運行時的試驗水泵效率效益和社會效益。同時,也為各使用同類型循環(huán)水為61.19%,更換高效葉輪后,試驗水泵效率為泵的同類機組的節(jié)能改造提供了可以借鑒的寶貴經(jīng)72.39%,提高了11.20%驗(2)4B泵改造前雙泵運行時的試驗水泵效率為參考文獻(xiàn)568%,改造后試驗水泵效率為72.06%,提高了楊詩成王喜魁泵與風(fēng)機M.北京:中國電力出版社,199013.38%;[2]吳民強泵與風(fēng)機節(jié)能技術(shù)問答[M]北京:中國水利電(3)改遣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M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,水量達(dá)到20044]戴彥德中國電機系統(tǒng)能源效率與市場潛力分析[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[S]徐甫榮發(fā)電廠風(fēng)機水泵調(diào)速節(jié)能運行的經(jīng)濟技術(shù)分析水量僅相差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(nèi)),兩臺泵電機的輸入功率總和減少了[6]李亞冬,母管制運行給水系統(tǒng)中調(diào)速泵與定速泵經(jīng)濟運行分析[]電站系統(tǒng)工程,2004,(3):10.576.3kW;[7]肖興和佛鐵梁,肖秀媛,等.永濟熱電廠32SA-19A循(4)由于夏季循環(huán)水溫高,對循環(huán)水量的要求更出r3曰由力,2001,34(9):23中國煤化工為重要。改造后雙泵(高速)運行工況的水量從作者33690m3h提高到36360m3h,增加了2670m3h,CNMH安人碩土研究生實和力留以撿教學(xué)和研究工作。對提高機組的真空有很大貢獻(xiàn)。(收稿日期:2006-04-05;修回日期:2006-05-17)