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(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(kuò)要:針對(duì)上安發(fā)電廠循環(huán)水泵供水量嚴(yán)重不足的情況,對(duì)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(guò)更換葉輪、采用雙速電機(jī)等方案達(dá)到提高運(yùn)行效彝和供水量的要求,見(jiàn)效快、效果顯著。通過(guò)技術(shù)改造提高了電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平和安全可靠性,經(jīng)濟(jì)效益顯著關(guān)鑣詞:循環(huán)水泵;高效葉輪;雙速電機(jī);節(jié)能分析中圖分類號(hào):TM621.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B文章編號(hào):1004-7948(200607-0046-01節(jié)能的意義和途徑試驗(yàn)。泵類明確要求按IEC497(蓄能泵模型驗(yàn)收試目前全國(guó)大部分地區(qū)電力供應(yīng)緊張,煤炭的價(jià)驗(yàn)國(guó)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。要提髙發(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(jī)組的循環(huán)泵運(yùn)行效率用電率和發(fā)電煤耗。由于電的能價(jià)比高,節(jié)電比節(jié)已達(dá)到80%以上,為已投運(yùn)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(xiàng)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(jī)組上對(duì)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(jī)出力隨發(fā)電機(jī)負(fù)荷的大小而變很好的效果化,電網(wǎng)負(fù)荷隨時(shí)在變,所以發(fā)電機(jī)輸出功率和輔機(jī)2水泵節(jié)能改造前參數(shù)與效率試驗(yàn)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(jī)之一,從維持機(jī)組真空、調(diào)節(jié)循環(huán)水流量的要求華能上安電廠4°機(jī)組安裝了2臺(tái)東方汽輪機(jī)出發(fā),其出力應(yīng)隨季節(jié)和機(jī)組負(fù)荷而變化。但是目廠生產(chǎn)的N300-16.7/537/537-4型凝汽式汽輪前電廠循環(huán)水泵運(yùn)行方式都是一臺(tái)泵或兩臺(tái)泵定速發(fā)電機(jī)組,額定出力300MW。每臺(tái)機(jī)組配備2臺(tái)運(yùn)行沒(méi)有按照機(jī)組真空變化來(lái)調(diào)節(jié)流量。這種運(yùn)48P-35ⅡA型循環(huán)水泵。循環(huán)水泵及電機(jī)主要技行調(diào)節(jié)方式有兩個(gè)缺陷:一是浪費(fèi)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(guò)大,水泵:流量Q=20160m3h,揚(yáng)程H=18.2m;還會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)水過(guò)冷度(即凝結(jié)水溫度低于其對(duì)應(yīng)效率η=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(jī):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(yàn)大量電廠循環(huán)水泵實(shí)際運(yùn)行效率測(cè)試數(shù)據(jù)表由于試驗(yàn)?zāi)康氖菫榱嗽u(píng)價(jià)改造效果,只安排經(jīng)明循環(huán)水泵運(yùn)行效率均低于設(shè)計(jì)值,主要是設(shè)計(jì)院常運(yùn)行的單泵試驗(yàn)工況和兩臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行的試驗(yàn)工在選型時(shí)過(guò)于保守?fù)P程上留有很大的余量,該用混況。為了保證試驗(yàn)過(guò)程中機(jī)組運(yùn)行的安全性,未采流泵而選用揚(yáng)程較高的離心泵,運(yùn)行工況不在高效用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)水量。這樣每臺(tái)泵只有兩個(gè)試驗(yàn)工區(qū)。循環(huán)泵節(jié)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,但是足以達(dá)到評(píng)價(jià)水泵高效改造,提高運(yùn)行效率;二是電機(jī)節(jié)電改造,改造效果的試驗(yàn)?zāi)康?。利用變頻技術(shù)或者采用雙速電機(jī),在滿足設(shè)備系統(tǒng)試驗(yàn)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(jī)功率和電流等參數(shù)。試近年來(lái)隨著我國(guó)大型現(xiàn)代化電站和引水工程驗(yàn)工況改變后的穩(wěn)定時(shí)間在30min以上,測(cè)試時(shí)間的建設(shè),對(duì)泵產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、加工提出了更高的要求,為30min,用算數(shù)平均數(shù)計(jì)算。試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)按照國(guó)標(biāo)許多廠家引進(jìn)國(guó)外的水泵設(shè)計(jì)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(yàn)600MW機(jī)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期節(jié)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(cè)量冷原機(jī)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(zhǎng)50m,因此取在冷卻塔入萬(wàn)元,兩臺(tái)泵改造費(fèi)用110萬(wàn)元人民幣約需2年即口管道上的測(cè)量值是可靠的。出口壓力用04級(jí)精可收回投資。度標(biāo)準(zhǔn)壓力表測(cè)量揚(yáng)程計(jì)算時(shí)以泵出口壓力表所(2)方案二:泵整體改造設(shè)計(jì),即整臺(tái)泵重新進(jìn)在平面為基準(zhǔn)面;電機(jī)功率在6V開(kāi)關(guān)柜用高精度行優(yōu)化設(shè)計(jì),電機(jī)改為16、18極雙速電機(jī)并優(yōu)化運(yùn)組合電能表測(cè)試;泵前池水位用鋼尺直接測(cè)量;泵轉(zhuǎn)行。改后泵的運(yùn)行效率可達(dá)85%以上,16極時(shí)維持速用光電轉(zhuǎn)速表測(cè)量。泵的出力與改造前相同,電機(jī)功率可下降270kW,揚(yáng)程計(jì)算公式18極運(yùn)行時(shí)電機(jī)功率可下降680kW,仍按上述運(yùn)行H=(p2-p1)pg+(c-ci)2g+(22-21)方式和運(yùn)行小時(shí)數(shù)計(jì)算,兩臺(tái)泵的總改造費(fèi)用為式中p2,p1一泵出口和進(jìn)口處液體的靜壓強(qiáng),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(jié)電約250萬(wàn)(c1很小,可忽略不計(jì)),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(zhǔn)面的高程(以循環(huán)水泵出口壓力表為節(jié)電420萬(wàn)kWh,約需2年1個(gè)月收回投資。因此基準(zhǔn)面),Z2取0,m;Pg-泵送液體重度,N/m3從長(zhǎng)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)出發(fā),顯然方案二要優(yōu)于方案泵組效率計(jì)算公式3泵改造中理論依據(jù)和水力模型試驗(yàn)0= pgQH/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一泵揚(yáng)程,m;水力效率修正計(jì)算是準(zhǔn)確控制改造后泵的性能參數(shù)N一電機(jī)輸入功率,kW。與實(shí)際運(yùn)行相吻合的關(guān)鍵,在吸取了臥式、雙吸、離泵效率計(jì)算公式心式水泵經(jīng)驗(yàn)公式的基礎(chǔ)上,分析了幾種正在運(yùn)行n=Pg QH/Nnme的斜流式泵的實(shí)際運(yùn)行與設(shè)計(jì)性能的差別,同時(shí)參式中m,7—泵的傳動(dòng)效率和電機(jī)的效率,7=考了近期在軸流泵上改造所獲得的經(jīng)驗(yàn)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(yàn)結(jié)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(shù)的影(1)44機(jī)組的A泵改造前雙泵運(yùn)行時(shí)的試驗(yàn)效響修正了水力效率的計(jì)算公式即率為61.19%;B泵雙泵運(yùn)行時(shí)的試驗(yàn)效率為k△a2+k2(m=k1)2158.68%,遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)水泵效率80.5%的水平試驗(yàn)循環(huán)水泵的實(shí)際效率和設(shè)計(jì)效率相差很大,改式中Q一流量,m3/s;n-轉(zhuǎn)速,rmn;△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(yáng)程只有13.29m,比設(shè)計(jì)額定揚(yáng)程改造后的試驗(yàn)證明,泵的性能參數(shù)與設(shè)計(jì)值吻18.2m低得多的情況下流量只有19400m3/h,未能合,因此對(duì)水力效率計(jì)算的修正是準(zhǔn)確的。達(dá)到設(shè)計(jì)額定流量20160m3/h,說(shuō)明循環(huán)水泵的運(yùn)通過(guò)對(duì)幾種泵類葉型的測(cè)繪和性能分析,對(duì)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(jì)性分析效率而且可以拓寬泵的高效區(qū)段。本次設(shè)計(jì)考慮通過(guò)對(duì)上述問(wèn)題的詳細(xì)分析和對(duì)循環(huán)水泵及其電機(jī)改雙速后,兩臺(tái)高速(375rmin)、兩臺(tái)低速系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)該項(xiàng)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(yùn)行工況,為了獲得較寬的高效運(yùn)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(shí),為了葉輪輪的設(shè)計(jì),電機(jī)改為16、18極的雙速電機(jī)優(yōu)化運(yùn)行制造工藝的方便采用了較小的葉片包角設(shè)計(jì)方式。由于受殼體流通能力的限制,改后兩臺(tái)泵并葉輪采用了封閉式設(shè)計(jì),葉片出口邊采用大傾列運(yùn)行的效率可達(dá)75%左右。保持16極運(yùn)行時(shí)泵斜,傾斜角θ=14-18°,葉輪出口寬度b比常規(guī)設(shè)的實(shí)際出力與改造前相同電機(jī)功率可下降110kW計(jì)大,葉輪出口寬度b與葉輪出口最大直徑D2之左右,18極運(yùn)行時(shí)電機(jī)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(jī)雙速改造運(yùn)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(jié)能2006年第7期48一ENERGY CONSERVATION(總第288期)枚葉片設(shè)計(jì),制造完成后的包角只有80~88°。同4.2經(jīng)濟(jì)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(tái)泵的電機(jī)改為雙速電機(jī),節(jié)電效果釆用流線型的殼體設(shè)計(jì)和較大的殼體通流面明顯,同時(shí)提高了循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性。積。對(duì)于高比轉(zhuǎn)數(shù)、單吸、斜流式水泵葉輪,為使葉冬季單臺(tái)泵低速運(yùn)行時(shí),每小時(shí)節(jié)約功率為:N片各流線的揚(yáng)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(shí)由于采用了較寬的葉片出口每年冬季單臺(tái)泵低速運(yùn)行2個(gè)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(duì)1440×382=55萬(wàn)kWh。全年共節(jié)電236+55=稱布置的殼體設(shè)計(jì),則勢(shì)必引起殼體內(nèi)流速分布不291萬(wàn)kWh,按上網(wǎng)電價(jià)025元/kW計(jì)算折合人均使損失增大。為此,本次設(shè)計(jì)釆用了流線型的殼民幣72萬(wàn)元。4機(jī)組循環(huán)水泵改造工程費(fèi)約105體設(shè)計(jì)按照液體流出葉輪后的軸面流線設(shè)計(jì)殼體萬(wàn)元人民幣,運(yùn)行2年時(shí)間,即可全部收回。的截面形狀,使殼體內(nèi)液體的流動(dòng)更加合理,有利于5結(jié)束語(yǔ)提高泵的水力效率。同時(shí),為了獲取較寬的高效運(yùn)循環(huán)水泵是電廠重要的輔助設(shè)備,其運(yùn)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(jī)組能否正常、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。隨殼體釆用一種不對(duì)稱通流截面,其通流截面由著競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的改革及創(chuàng)建國(guó)際一流電廠的需要,機(jī)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(jì)穩(wěn)定運(yùn)行才能適應(yīng)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(jì)運(yùn)行。此次44機(jī)組循r2的下過(guò)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(jī)組泵運(yùn)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(yùn)行效率提高運(yùn)行電流降低;同時(shí)對(duì)循環(huán)水泵螺線升角a與安放角B之比為0.4-0.6。采用雙速電機(jī),改造后電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)高、低速運(yùn)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(yùn)行調(diào)節(jié)方式。滿足了機(jī)組在電網(wǎng)通過(guò)綜合評(píng)價(jià),我們采用更換高效葉輪和電機(jī)不同負(fù)荷、不同氣候下經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求提高了機(jī)組雙速改造的方案。的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性,降低了廠用電率,降低了維修量,減4.1試驗(yàn)結(jié)果分析少了維修費(fèi)用給華能上安電廠帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)(1)4A泵在改造前雙泵運(yùn)行時(shí)的試驗(yàn)水泵效率效益和社會(huì)效益。同時(shí),也為各使用同類型循環(huán)水為61.19%,更換高效葉輪后,試驗(yàn)水泵效率為泵的同類機(jī)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%;(2)4B泵改造前雙泵運(yùn)行時(shí)的試驗(yàn)水泵效率為參考文獻(xiàn)58.68%,改造后試驗(yàn)水泵效率為72060%,提高了[]楊詩(shī)成王喜魁泵與風(fēng)機(jī)(M北京:中國(guó)電力出版社13.38%1990[2]吳民強(qiáng)泵與風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)問(wèn)答[M]北京:中國(guó)水利電(3)改造前雙泵運(yùn)行工況的水量為33690m3/h,力出版社,1998兩臺(tái)泵電機(jī)的輸入功率之和為3192kW。改造后雙3邢國(guó)清流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)M1北京:中國(guó)電力出版社泵運(yùn)行工況在4A泵和4B泵低速運(yùn)行時(shí),水量達(dá)到4]戴彥德中國(guó)電機(jī)系統(tǒng)能源效率與市場(chǎng)潛力分析[M].北3330m3h,兩臺(tái)泵電機(jī)的輸入功率之和為京:中國(guó)機(jī)械工業(yè)出版社,200126157kW。在水量基本持平的情況下(兩次試驗(yàn)總[5]徐甫榮發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速節(jié)能運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析水量?jī)H相差320m3h,占總水量的0.9%,在流量測(cè)[J].變頻器世界,2004,(4):13-15量誤差范圍內(nèi))兩臺(tái)泵電機(jī)的輸入功率總和減少了6李亞多,母管制運(yùn)行給水系統(tǒng)中調(diào)速泵與定速泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)576.3kW;[7]肖興和佛鐵梁,肖秀媛,等永濟(jì)熱電廠32SA-19A循(4)由于夏季循環(huán)水溫高,對(duì)循環(huán)水量的要求更環(huán)水泵節(jié)能技術(shù)改造[J].中國(guó)電力,2001,34(9):23為重要。改造后雙泵(高速)運(yùn)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(yàn)師,從事火電廠熱力設(shè)備的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和研究工作。對(duì)提高機(jī)組的真空有很大貢獻(xiàn)。(收稿日期:2006-04-05;修回日期:2016-05-17)