第32卷第2期紅水河VolL.32,No.22013年4月HongShui RiverApr.2013火力發(fā)電廠循環(huán)水泵的選型與運(yùn)行廖培山(廣西電力工業(yè)勘察設(shè)計研究院,廣西南寧530023)摘要:文章對目前火電廠常用的水泵進(jìn)行分類，并分別介紹它們的主要性能。說明水泵并聯(lián)工作及葉輪切削的特點(diǎn),最后給出了水泵流量及揚(yáng)程的計算方法。關(guān)鍵詞:水泵;性能;特性;造型;火力發(fā)電廠中國分類號: TH31文獻(xiàn)標(biāo)識碼: B文章編號: 1001- 408X(2013)02- -0107 061水泵的定 義及分類空氣揚(yáng)水機(jī))。1.1水泵的定義2葉片 式水泵的基本性能參數(shù)及特性水泵是輸送和提升液體的機(jī)器。水泵把原動機(jī)曲線的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成被輸送液體的能量,使液體獲得動2.1葉片式水泵的基本性能參數(shù)能或勢能。葉片式水泵的基本參數(shù)有流量(Q)、揚(yáng)程(H)、1.2 水泵的分類軸功率(N)、效率( η)、轉(zhuǎn)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度(H)或必需氣蝕余量(NPSHr)等六個。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 式水泵的特性曲線片的葉輪高速旋轉(zhuǎn)而完成的。這是我們在工程設(shè)計在水泵的六個基本參數(shù)中,選定轉(zhuǎn)速(n)為常中應(yīng)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(yáng)程(H)、軸功率(N)效率( η)、轉(zhuǎn)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(shù)關(guān)系式:在葉輪中流動時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:軸向流的葉輪稱為軸流泵。液體質(zhì)點(diǎn)如果把這些關(guān)系用曲線的方式來表示，以流量在葉輪中流動時主要受到的是軸向斜力的作用。(Q)為 橫坐標(biāo),分別以揚(yáng)程(H)、軸功率(N)、效率混流泵:斜向流的葉輪稱為混流泵。它是前兩( η)轉(zhuǎn)速(n)及允許吸上真空高度(H)或必需氣蝕種葉輪的過渡形式,這種水泵液體質(zhì)點(diǎn)在葉輪中流余量(NPSHr)等為縱坐標(biāo),得出的曲線稱為水泵的特動時既受到離心力作用,又受到軸向升力的作用。性曲線，俗稱水泵的4大特性曲線。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(zhǔn)數(shù)式有往復(fù)式運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動兩種。3.1水泵的相似定律(3)其他類型水泵 :這類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(yùn)行的泵和容積式水泵以外的特殊水泵,這一類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(又稱中國煤化工MHCNMH G收稿日期: 2012-10-29作者簡介: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)電廠水工設(shè)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(yùn)行的H 30水泵揚(yáng)程之間的關(guān)系:3380其=λ(衛(wèi))1880nm1050 5第三相似定律:確定兩臺在相似工況下運(yùn)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 曲線圖在水泵的實(shí)際應(yīng)用中,比例律是很有用的。它水泵Q~H曲線上各點(diǎn)，表示當(dāng)轉(zhuǎn)速n--定時，.反映出轉(zhuǎn)速改變時水泵性能變化的規(guī)律。最常見的效率η不同時各點(diǎn)的流量Q與揚(yáng)程H之間的變化應(yīng)用是如下:已知水泵轉(zhuǎn)速為n時的(Q~H);曲線，關(guān)系;相似拋物線上各點(diǎn),則是表示當(dāng)轉(zhuǎn)速n各不相但所需工況點(diǎn)并非在該特定曲線之上,而在坐標(biāo)點(diǎn)同，而效率η相等各點(diǎn)的流量Q與揚(yáng)程H之間的A2(Q2, H)處,此時水泵的轉(zhuǎn)速n2可根據(jù)比例律求變化關(guān)系。解。另外,尚可根據(jù)轉(zhuǎn)速n時的(Q~H)曲線,應(yīng)用3.3水泵的相似準(zhǔn)數(shù)一比轉(zhuǎn)速(n,)比例律畫出轉(zhuǎn)速m時的(Q~H)2 曲線。由于告=水泵的相似準(zhǔn)數(shù)又稱為葉片泵的比轉(zhuǎn)速(n),H2是一個能夠反映葉片泵共性的綜合性特征數(shù)。該特(出)只,而是=些,故景=(號)r征數(shù)是水泵規(guī)格化的基礎(chǔ)。n2'令告=(是)=k,則H= kQ。3.3.1比轉(zhuǎn)速 的定義模型泵的定義:在最高效率下，當(dāng)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(biāo)原點(diǎn)為頂點(diǎn)的二次拋物線N=746W，揚(yáng)中國煤化工0 - =0.075上。此拋物線稱為工況相似拋物線,也稱為等效率m/s，此時該CN M.S相似的實(shí)際曲線。泵的比轉(zhuǎn)速n。，08廖培山:火力發(fā)電廠循環(huán)水泵的選型與運(yùn)行3.3.2比轉(zhuǎn)速公式表1水泵分類表水泵類型比轉(zhuǎn)速n取值D/D? -=AX(具)(1)n,低比轉(zhuǎn)速50-1002.5-3.0H =λ(且)2(2)水泵分類離心泵正常轉(zhuǎn)速100200_2.0H,n。高比轉(zhuǎn)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)陽其中D。為葉輪內(nèi)徑, D2為葉輪外徑。(4)(4)比轉(zhuǎn)速 n,不同,反映了水泵特性曲線的形將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的的特性曲線用相3.65nVQn22 P對值為坐標(biāo),繪出H~Q、N~Qη ~Q三種特性曲線。3.3.3應(yīng)用 比轉(zhuǎn)速應(yīng)注意的問題4切削葉輪改變水泵的性能應(yīng)用n的計算公式時,應(yīng)注意以下幾個問題:(1) Q 和H是指水泵最高效率時的流量和揚(yáng)(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(shè)計工況點(diǎn)。些。如果水泵葉輪的切削量控制在-定限度內(nèi)時,則切(2)比轉(zhuǎn)速n是根據(jù)所抽升液體的容重削前后水泵相應(yīng)的效率可視為不變。即滿足切削律:=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(yáng)程。如與水泵的比轉(zhuǎn)速 n有關(guān),詳見表2。果是雙吸泵，則公式中的Q值應(yīng)采用水泵設(shè)計流量的-半;若是多級泵,H應(yīng)采用每級葉輪相對應(yīng)的揚(yáng)程。裹2不同比轉(zhuǎn)速的水泵允許的葉輪切削限 表(4)采用單位不同時 ,比轉(zhuǎn)速的公式及數(shù)值也比轉(zhuǎn)速n6(00| 350 350以上將有所不同。3.3.4對比轉(zhuǎn) 速的討論常見切削量2(1:0%(1) 對于一臺水泵而言,比轉(zhuǎn)速不是因次數(shù),| 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(zhuǎn)速,只是用率下降1%來比較各種水泵性能的一個共同標(biāo)準(zhǔn)。 因此,n本身的單位含義無多大用處,在水泵性能參數(shù)中-般都(3)切削率的應(yīng)用。未提及。①第-類問題:已知葉輪的切削量,求切削前后(2)比轉(zhuǎn)速 n雖然是按相似關(guān)系,反實(shí)際的原水泵特性曲線的變化。這類問題就是已知水泵葉輪外徑為B時的特性曲線及切削量,要求畫出切削前， 3.65nV型泵抽象或模型后的轉(zhuǎn)速，但由公式n= 365./2后的葉輪外徑為 D'時水泵的特性曲線,即、N可以看出,比轉(zhuǎn)速n中包含了實(shí)際泵的幾個主要性~Qη~Q三大特性曲線。這類問題的解題要點(diǎn)是“選能參數(shù)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”具體步驟如下:要性能。在已知Q~H曲線上進(jìn)行先點(diǎn)(-般選5~6個從以上公式可以看出，當(dāng)轉(zhuǎn)速n- -定時,n,越點(diǎn)),每個點(diǎn)的流量為Q,,相應(yīng)的揚(yáng)程為H,直接利用大,表示這種水泵的流量越大,揚(yáng)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(zhuǎn)速的;反之比轉(zhuǎn)速n,越小,表示這對應(yīng)的點(diǎn)的坐標(biāo)值Q;及H/:種水泵的流量越小，揚(yáng)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(zhuǎn)速的。把以上各點(diǎn)(Q'4' )在已知的中國煤花工曲線所在(3)葉輪泵葉輪的形狀 、尺寸、性能和效率都坐標(biāo)系中點(diǎn)繪出點(diǎn)連起來,隨比轉(zhuǎn)速的變化而變化。使用比轉(zhuǎn)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,見表1。曲線，Q!'~η!曲線則根據(jù)相應(yīng)點(diǎn)等效率的規(guī)律繪制。109廖培山:火力發(fā)電廠循環(huán)水泵的選型與運(yùn)行煤耗是有利的。如果設(shè)計單位對電廠的各種運(yùn)行工流量越小。而且隨著并聯(lián)工作水泵臺數(shù)的增多,每臺況均刻意迎合,這樣設(shè)計出來的方案表面上很合理,水泵的工況點(diǎn)會向揚(yáng)程高(即流量減小)的一側(cè)移但是由于機(jī)組人為地減小出力已導(dǎo)致其效率大大下動。并聯(lián)工作的水泵臺數(shù)過多,就可能使工況點(diǎn)偏移降,在這種情況下，無論循環(huán)水系統(tǒng)再怎么節(jié)能,整高效區(qū)的范圍。因此并聯(lián)工作的水泵臺數(shù)不能過多。個電廠都是不經(jīng)濟(jì)的。因此給一個既不 合理也不經(jīng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，單管系統(tǒng)并聯(lián)工作的水泵臺數(shù)不宜濟(jì)的方案配備所謂最優(yōu)配置,到頭來只能事與愿違。超過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程中泵內(nèi)不產(chǎn)生多臺水泵聯(lián)系運(yùn)行,通過母管共同的管網(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深度。用允許吸上真空H,或必需汽蝕余量NPSHr戶輸水的情況,稱為水泵并聯(lián)工作。表示。在實(shí)際工程應(yīng)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。有時必需汽蝕余量NPSHr成為衡量水泵性能好壞(2)可以通過開停泵的臺數(shù)來調(diào)節(jié)供水系統(tǒng)的重要參數(shù)。流量和揚(yáng)程,以達(dá)到節(jié)能和安全供水的目的。8循環(huán)水泵的選型(3) 當(dāng)并聯(lián)工作的水泵中有-臺損壞時,其它幾臺水泵可連續(xù)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(shù)和確定水系統(tǒng)運(yùn)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)特性曲線的繪制式中Q-凝汽器冷 卻水量, Q>=mD\(D\為凝汽要點(diǎn):同揚(yáng)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(jī)并聯(lián)工作的結(jié)果是在同- -揚(yáng)程下對應(yīng)的流量相疊加，務(wù)專業(yè)提供,冷卻倍率m則通過優(yōu)化為了繪制并聯(lián)后的總和特性曲線,我們可以在單臺水計算后確定。一般熱季-個值,冷季泵的Q~H特性曲線上任取幾個點(diǎn),然后在相同的縱取另一個值;坐標(biāo)值上反對應(yīng)的流量加倍,取得相應(yīng)各點(diǎn),用光滑輔機(jī)用水量;的曲線所得各點(diǎn)連起來,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。這種等揚(yáng)程下流量疊加的原理稱為橫加法原理。專業(yè)用水量、暖通用水量、除灰用水6.3.2繪制管道系 統(tǒng)特性曲線量生活用水量等。根據(jù)水泵并聯(lián)工作的水泵管道系統(tǒng)的布置,計8.1.2循環(huán)水泵的 揚(yáng)程算管道系統(tǒng)的水頭損失,繪制管道系統(tǒng)特性曲線,管8.1.2.1靜揚(yáng)程 H6道特性曲線與總和特性曲線相交于M點(diǎn)，則M點(diǎn)(1)直流供水系統(tǒng)。確定直流供水系統(tǒng)調(diào)和所就是水泵并聯(lián)工作的工況點(diǎn)。應(yīng)遵循的原則是:要最大限度地減少供水幾何高度,通過M點(diǎn)作橫軸的平行線,交單泵特性曲線于并保證主廠房不被洪水淹沒。N點(diǎn),N點(diǎn)即為并聯(lián)工作時各單泵工作的工況點(diǎn)。采用直流供水系統(tǒng)的工程均要考慮利用-定數(shù)6.3.3水泵并聯(lián)工作應(yīng)注 意的問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,應(yīng)注意以下幾個問題:如圖3所示，H=H-H2(1) 單泵工作時的功率大于并聯(lián)工作時各泵式中H-- 靜揚(yáng)程,m;的功率。因此選配套電動機(jī)時應(yīng)根據(jù)單泵單獨(dú)工作H一虹吸井堰 上水位,m;時的功率來配套。H2一取水河段設(shè)計平均水位 , m。(2)- 臺水泵單獨(dú)工作時的流量，大于并聯(lián)(2) 循環(huán)供水系統(tǒng)。帶冷卻塔的循環(huán)供水系統(tǒng)工作時每臺水泵的流量。也就是說，兩臺水泵并聯(lián)循環(huán)水量的靜揚(yáng)中國煤化工機(jī)械通風(fēng)工作時其流量并非等于單泵工作時流量的兩倍,而冷卻塔時應(yīng)為進(jìn)YHCNMH G水面標(biāo)高是略有減小。3) 并聯(lián)工作的水泵的臺數(shù)越多,所能增加的的差。如圖4(機(jī)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(tǒng)高程圖團(tuán)4機(jī)械通風(fēng)冷卻塔簡圉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)冷卻塔簡圖8.1.2.2系統(tǒng)的水頭損失 EhH一 一水泵靜揚(yáng)程,m;系統(tǒng)的水頭損失為系統(tǒng)的沿程損失與水頭損失Eh- -系統(tǒng)全部水頭損失,m。之和,大致包括以下幾部分:-般地說，循環(huán)供水系統(tǒng)基本上均按- -機(jī)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(shè)置。熱季時運(yùn)行方式為- -機(jī)兩泵或(2)水泵房內(nèi)部及周圍的水頭損失;三泵，相應(yīng)地循環(huán)水泵有個工況點(diǎn)(Q, H);冷季時(3)循環(huán)水管的水頭損失;運(yùn)行方式為兩機(jī)配三泵或兩機(jī)四泵(即一機(jī)兩泵)。(4)主廠房內(nèi)的水頭損失(最 主要是凝汽器的相應(yīng)地循環(huán)水泵也有個工況點(diǎn)(Q,H)。在循環(huán)水泵水頭損失);的實(shí)際選型過程中，我們盡可能使上述兩個工況點(diǎn)(5)冷卻塔配水系統(tǒng)的水頭損失。在同-條Q-H曲線上,并且都在高效區(qū)運(yùn)行。這是8.1.2.3水泵的揚(yáng)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(tǒng)的靜揚(yáng)程H與系統(tǒng)全部水頭損失Eh此不再一- -羅列。之和,即為循環(huán)水泵的揚(yáng)程,即參考文獻(xiàn):H= H+ Eh1]吳民強(qiáng) 泵與風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)M北京:中國電力工業(yè)出式中H,一 -水泵揚(yáng)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