火力发电厂循环水泵选型的关键点探讨

2016年第11期中國高新技术企业NO.11.2016(总第362期)( CumulativetyNO.362 )火力发电厂循环水泵选型的关键点探讨邢勤华(国核电力规划设计研究院，北京100095 )摘要:循环水泵的选型在火力发电厂安全、经济、稳定运行中扮演着十分重要的角色。文章首先对目前火力发电厂常用的水泵进行分类，然后分析了循环水泵的性能参数和选型要点，最后对常用泵在性能参数、泵房布置、工程造价三方面进行了分析比较，希望为工程技术人员提供-一些参考关键词:循环水泵;水泵选型;火力发电厂;性能参数;泵房布置;工程造价文献标识码: A中图分类号: TM621文章编号: 1009- -2374 (2016) 11-0055-03DOI: 10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.11.0281循环水泵的定 义及分类.头。应遵循的原则是尽可能地降低供水的几何高度，但1.1循环水泵的定义也要确保循环水泵主厂房不会被突发性洪水淹没。考虑所谓循环水泵指的是在火力发电或其他使用汽轮机虹吸作用时，直流供水系统循环水量静扬程为虹吸井堰的场合输送流体或使其增压的机械，其主要用来向汽轮机上水位与取水河段设计平均水位之差。凝汽器中输送冷却液体，从而对凝汽机排汽进行冷却。作采用循环供水系统时，带冷却塔的循环供水系统循为火电厂冷却水循环系统中重要的组成部分，循环水泵对环水量的静扬程为冷却塔内竖井水位与冷却塔集水池水火电厂安全经济运行 十分重要，所以应根据火电厂所处季面标高之差。节、取水条件、运行工况、所受载荷的不同，对循环水泵第二，水头损失Eh。冷却水循环系统的水头损失进行合理的选型设计，以适应不同的运行环境。主要由以下五个方面组成: (1) 循环水管的水头损1.2循环水泵的分类失; (2) 主厂房内的水头损失; (3) 冷却塔配水系冷却水循环系统中采用的循环水泵主要是叶片泵，统的水头损失; (4) 水泵房内部及周围的水头损失;它主要依靠带有叶片的叶轮的高速旋转来对液体进行压(5)取水头部及引水管、进水间的水损失。送。而火电厂循环水泵主要为叶片泵，并进-步分为以第三，扬程H。火电厂循环水泵的扬程H为冷却水循下三种类型:轴流泵、离心泵以及斜流泵。环系统全部水头损失2h与供水系统的静扬程H之和。1.2.1轴流泵。 轴流泵具有轴向流的叶轮，其高2.2循环水 泵选型要求度旋转时对液体质点施加的力为轴向斜力。轴流泵的转2.2. 1必须根据泵站的具体情况对火力发电厂水速较高，比转速一般不低于500，流量较大，但其扬程泵性能参数进行详细合理的设计计算，以满足具体工况较低。下的循环水泵流量和扬程要求。1.2.2 离心泵。离心泵具有径向流的叶轮，其对2.2.2应理论联系实际，科学合理地确定水泵结液体质点主要施加离心力。离心泵的转速较低，比转速构和安装方式，以利于循环水泵的日常维护和管理。一般在40~300之间， 流量也较低，但其扬程较高。2.2.3因为季节、 载荷的变化会在很大程度上影1.2.3斜流泵。 斜流泵具有斜向流的叶轮，作为响到循环水泵的运行工作情况，所以火力发电厂所选用前两种泵型所用叶轮的过渡形式，其对液体质点不仅施循环水泵的性能参数务必要满足多点运行工况要求，以加轴向升力，而且施加离心力。确保循环水泵始终运行在高效率区。2循环水泵选型的要点2.2.4应尽 量保证循环水泵高可靠性、高效率地运行，并且有效防止汽蚀问题，以保证循环水泵的使用2.1循环水泵性能参数2.1.1流量。 循环水泵的流量Q是以下三部分用水寿命长和振动噪音小。量之和: (1) 凝汽器冷却水用水量Q，而Q,=mD， 其中2.2.5应尽 量降低循环水泵厂房的工程造价，但m为冷却速度，由优化计算后确定，其值随季节变化，而也务必使水泵的台数配置满足国家技术规范的要求。D，为凝汽量一般由机务专业提供; (2) 辅机用水量Q2;3常用泵比较(3)其余用水量Q，主要有暖通用水量、生活用水量、3.1 性能参数除灰用水量、化水专业用水量、工业用水量等。火力发电厂中国煤化工专速:轴流泵2.1.2扬程。为500以上，离YH.CNMH G180~ 500。第一，静扬程H。采用直流供水系统时，必须要考扬程范围:轴流呆为1 ~15米，离心泵为10~200米，斜虑到循环水泵的虹吸作用，用以有效降低水泵的工作水流泵为5~30米。泵口径:轴流泵为300~4500毫米，离-55 -心泵为40~ 2000毫米，斜流泵为100~ 6000毫米。流量扬程和流量范围合理等优点，所以能极大地满足我国现范围:轴流泵流量大，不能在小流量范围内运行，离心阶段所用汽轮发电机组循环水系统要求，成为了火力发泵流量小，但从零流量到大流量均能运转，斜流泵流量电厂所用循环水泵的主要选择。较大，零流量到大流量均能运转。轴功率变化:轴流泵另外，循环水泵的选型还应考虑循环水泵的安装位具有陡降型功率曲线，零流量时功率最大，离心泵为具置。例如，如果要将循环水泵安装在主厂房内，应选用有上升型功率曲线，零流量时功率最小，斜流泵具有平离心泵，因为斜流泵泵前尺寸较长，吸水井深度较大，坦的功率曲线，电动机始终能满载运行。效率变化:致使其在主厂房内无法安装。轴流泵高效率范围窄，扬程变化后效率很快降低，离3.2泵房布置心泵高效率范围广，能适应扬程变化，斜流泵高效率范笔者主要从事3O0MW机组设计工作，下面通过一- 个围广，能适应扬程变化。抗汽蚀性能:轴流泵较差，离2X 300MW火力发电厂工程泵房布置实例来对立式斜流泵心泵好，斜流泵好。结构与重量:轴流泵同口径时结构和卧式离心泵的泵房布置进行比较分析。简单，重量较轻，全调节泵结构复杂，离心泵同口径时3.2.1该火力 发电厂2X 300NW机组采用的是扩大结构复杂，重量大，斜流泵同口径时结构简单，重量较单元制的供水系统概况。其中一台300MW的汽轮机循环大。辅助设备:轴流泵中小型泵辅助设备少，大型泵辅冷却用水量为8.59m*/s，即30924m2/h， 同时配有一座助设备多，离心泵较少，斜流泵中小型泵辅助设备少,3500m的自然通风冷却塔、一台凝汽器、一根进水母大型泵辅助设备多。维修保养:轴流泵较麻烦，离心泵管、一根出水母管。两台汽轮机则配备有四台循环水较容易，斜流泵较容易。耐用年限:轴流泵较短，离心泵，这四台水泵被布置在同一-座主厂房内。该扩大单元泵较长，斜流泵较长。制的供水系统的管道和其他水阻为15.428m，几何扬程可以看出，轴流泵的扬程较低，仅为1~15米，而为9.8m，循环水泵扬程为25.169m，整个供水系统平稳且其高效率区窄，所以轴流泵现如今已经基本被淘汰工作时一台循环水泵的流量为4.78m/s，即17208m/h.了。相比于轴流泵，离心泵和斜流泵具有相对优势，如基于对火力发电厂2X300MW机组供水系统扬程和流量扬程高，能在小流量运行，高效率范围广，能适应扬程考虑，给每台300MW机组配备了两台湘江48- 18型循环水变化，抗汽蚀性能好，辅助设备较少，维修保养容易和泵，该循环水泵的性能参数如表1所示:耐用年限长，因此离心泵和斜流泵已经广泛地被火力发表1湘江48-18型 水泵性能参数电厂所采用。配带电动机必须离心泵又可以进一-步分为立式泵和卧式泵，下面将流量Q|转速n|扬程H轴功率|泵重|汽蚀火电厂所采用的立式离心泵、卧式离心泵和斜流泵进m/s|rmin|m|kw|功率效率η| kg| 余量行结构型式比较。(1) 立式离心泵:叶轮如在水面以k\m上，启动时需抽真空;干坑安装，设备不易被腐蚀，保3.5 |25.0| 986|8.36养维修容易;叶轮水平旋转，对基础扰动力小，工作3.7||37023.0| 948|1250 6173029.48.84合理;占地面积小，泵坑深，厂房高度较高;吸水管路长，水力损失大:造价较高;在水面以上的叶轮吸水高3.2.2立式斜流泵泵房 布置。考虑到该火力发电度大，易产生汽蚀现象:参数覆盖面窄，系列不完整;厂2x 300MW机组供水系统扬程和流量，采用4台60LKXB-主轴挠度小，轴承磨损均匀。(2) 卧式离心泵:叶轮23型立式斜流泵作为其循环水泵，该循环水泵的性能参如在水面以上，启动时需抽真空;干坑安装，设备不易数如表2所示:被腐蚀，保养维修容易;叶轮垂直旋转，对基础扰动力表2立式斜流泵 (60LXB-23型)性能参数大，工作合理性差;占地面积大，厂房高度较低:吸水管路长，水力损失大;造价较低;在水面以上的叶轮吸水高度大，易产生汽蚀现象;参数覆盖面广，系列较完流量Q|r3/s rmin m|转速n|扬程H率功率|型号效率η||重汽蚀|kg|余量整;主轴挠度大，轴承磨损不均匀。(3) 斜流泵:叶|kW轮淹没，启动简单;湿坑安装，主要部件在水面以上，3.8423.0 98YL1250-18|5.0易被腐蚀，保养维修麻烦:叶轮水平旋转，对基础扰动421.0 10411250 21730-187 || 25:5力小，工作合理，占地面积小，厂房高度较高;吸水管4.955.0 9730|.6路短，水力损失小:造价较高;吸水高度小，无真空出该立式斜流泵的水泵轴和电动机采用直联单基础连现;参数覆盖面广，系列完整;主轴挠度小，轴承磨损接，水泵安装方式为湿坑，4台循环水泵布置方式呈-均匀。综上所述，离心泵流量较小，所以主要适用于火力字形，循环水泵中心之间的距离为5.6m，其吐出口在零米层以下:在循:置了6块滤网.发电厂300MW及其以下的机组。而立式离心泵的系列不尺寸为4.8mX7.中国煤化工各用):采用完整，大多用于火电厂125MW、300MW的机组。 相比较而言，斜流泵具有突出优势，其具有高效率区宽、结构型一套3m X 3m的通HCNMH(Mi门，并放置式简单、安装维护容易、运行范围宽广、占地面积小、于两座进水池之间:该立式斜流泵主厂房的起重设备为- 56-一台25/6t的8.5m双梁桥式起重机;管沟里放置有循环表3立式斜流泵和卧式 离心泵的泵房布置工程造价比较水泵的出口阀门和出水管，其中的出口阀门采用的是名立式斜流泵组(元)卧式离心泵组(元)Ddwy941X- -6、DN1600电动蝶阀。循环水泵(4台)500.000s，20.000该立式斜流泵主厂房的地上部分采用的是砖混结进口电动闸阀(四台)0720.000构，高度是16. 4m，其轴线平面尺寸为34mX 12m;而该出口电动闸阀(四台)428.00296.000循环水泵地下部分为普遍应用的钢筋混凝土结构，深度电动双梁桥式起重机404.000450.000泵房土建部分910.0002155.000为7.8m，而其轴线平面尺寸为22mX 16m。其他(滤网、单轨吊等)650.00050.0003.2.3卧式离心泵泵房 布置。该卧式离心泵的合计7992.0009.371.000布置方式为错行，且每- .台循环水泵出口配备了一只4结语Ddwy941X- 6、DN1600电动蝶阀， 而在其进口处则配备了一受限于传统的设计理念和设计习惯，现阶段我国单只2945X-2. 5、DN1600电动闸阀:该卧式离心泵的进水前机容量300MW及其以下发电机组普遍采用的循环水泵为卧池- -共布置了12块滤网尺寸为4nX8.4m的平板(其中两块式离心泵。基于以上对立式斜流泵和卧式离心泵性能参留作备用) ;循环水泵的两座进水前池放置有一套3mX 3m数、泵房布置、工程造价的比较，可以看出相对于卧式由手动启闭机控制开关的钢制阀门;该卧式离心泵主厂~房离心泵，采用湿坑安装方式的立式斜流泵具有更为广阔的起重设备为一- 台30/9t的15.5m双梁桥式起重机。的发展前景，这是因为其具有泵房布置合理、泵房通行该卧式离心泵主厂房的地上部分采用的是砖混结方便、循环设备检修方便等优点。另外，立式斜流泵还构，高度是15. 6m，其轴线平面尺寸为54mX28m;而该可以有效地降低投资成本，-般达到了12%~ 18%，同时卧式离心泵地下部分为普遍应用的钢筋混凝土结构，其占地规模也削减了40%以上，这与火力发电厂的发展建其进水间和泵坑深度为8.4m，而其泵坑平面尺寸为设方向一致，所以应打破固有陈旧观念，在火力发电厂34mX 18m，其进水间平面尺寸为10m X 20m。供水系统设计中优先选用立式斜流泵作为其循环水泵。3.3工程 造价参考文献该火力发电厂2X300MW机组的循环水泵由湘江[1] 吴民强，泵与风机节能技术问答[M]. 北京:中国电48- 18改为60LKXA-23后，因为其安装方式变为了湿坑,力出版社，1998.所以循环水泵的主厂房的地上部分轴线平面尺寸由2] 董贵斌.火力发电厂大型循环水泵空蚀的调查研究54miX28m减少到34mX12m，而其地下部分轴线平面尺U].电力技术， 1989，(4).寸由34mX18m减少到22mX16m，水泵主厂房的高度则3] 夏伟.火电厂循环水泵选型探讨[J].新疆电力,由15.6m增加到16.4m。另外，循环水泵入口处的四个DN1600电动闸阀被取消了，而循环水泵出口处的四个电4] 李波，1000MW机组循环水泵选型方案的探讨D]. 机动快关蝶阀则被改为了DN1600。同时水泵主厂房零米电电工程技术，2008, 36(11).动机层选择的是水磨石地面，而且循环水泵的主厂房设5] 廖培山、火力发电厂循环水泵的选型与运行[D]. 红水备通行和维护检修方便，这是因为出水阀门和管道都布河，2013，(2) .置于管沟内。该2 X 300W机组火力发电厂立式斜流泵和6] 姜东升.基于节能环保的大型火电厂热机设备选型优卧式离心泵的泵房布置工程造价比较如表3所示。可以化].电力建设， 2013, 34(10).看出，立式斜流泵泵房布置方式比卧式离心泵泵房布置作者简介:邢勤华(1982-)，女，北京人，国核电力规方式的工程造价低137.9万元，减少投资17. 3%，有效地划设计研究院。工程师，研究方向:水工工艺。节省了火电厂的投资成本。(责任编辑:蒋建华)中国煤化工MYHCNMHG-57 -