发电厂循环水泵节能分析

能2006年第7期ENERGY CONSERVATION(总第288期发电厂循环水泵节能分析张小辉12,李德元(1.沈阳工业大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳110023;2.沈阳工程学院,辽宁沈阳110136)擴要:针对上安发电厂循环水泵供水量严重不足的情况,对循环水泵进行增流节能技术改造。在壳体(基础部分)、管道系统等不变的条件下,通过更换叶轮、采用双速电机等方案达到提高运行效彝和供水量的要求,见效快、效果显著。通过技术改造提高了电厂经济运行水平和安全可靠性,经济效益显著关镳词:循环水泵;高效叶轮;双速电机;节能分析中图分类号:TM621.7文献标识码B文章编号:1004-7948(200607-0046-01节能的意义和途径试验。泵类明确要求按IEC497(蓄能泵模型验收试目前全国大部分地区电力供应紧张,煤炭的价验国际规程)有关蓄能泵的要求进行加工制造,以适格居髙不下。要提髙发电厂综合效益,必须降低厂应现代化发展的需要。大型机组的循环泵运行效率用电率和发电煤耗。由于电的能价比高,节电比节已达到80%以上,为已投运的循环泵改造提供了可煤效益更好在资金有限的情况下,积极引进节电项靠的技术保证。许多电力科研院所和电厂在已投产目,能在短期内创造更大的效益的机组上对循环泵节能改造做了大量工作,并取得火力发电厂辅机出力随发电机负荷的大小而变很好的效果化,电网负荷随时在变,所以发电机输出功率和辅机2水泵节能改造前参数与效率试验分析出力也要相应调整。循环水泵作为火力发电厂主要2.1系统概况辅机之一,从维持机组真空、调节循环水流量的要求华能上安电厂4°机组安装了2台东方汽轮机出发,其出力应随季节和机组负荷而变化。但是目厂生产的N300-16.7/537/537-4型凝汽式汽轮前电厂循环水泵运行方式都是一台泵或两台泵定速发电机组,额定出力300MW。每台机组配备2台运行没有按照机组真空变化来调节流量。这种运48P-35ⅡA型循环水泵。循环水泵及电机主要技行调节方式有两个缺陷:一是浪费电能;二是增加设术参数如下备不必要的磨损。如果在北方冬季循环水量过大,水泵:流量Q=20160m3h,扬程H=18.2m;还会出现凝结水过冷度(即凝结水温度低于其对应效率η=80.5%;压力下饱和水温,也就是凝结水处于不饱和状态),电机:转速n=371r/min;功率N=1600kW;电能耗损失就更大了。因此循环水泵具有较大的节能流Ⅰ=205A:;效率η=95%。改造空间。2.2水泵改造前的效率试验大量电厂循环水泵实际运行效率测试数据表由于试验目的是为了评价改造效果,只安排经明循环水泵运行效率均低于设计值,主要是设计院常运行的单泵试验工况和两台泵同时运行的试验工在选型时过于保守扬程上留有很大的余量,该用混况。为了保证试验过程中机组运行的安全性,未采流泵而选用扬程较高的离心泵,运行工况不在高效用调节阀调节水量。这样每台泵只有两个试验工区。循环泵节能改造主要可从两方面来考虑:一是况,虽然得不到水泵的性能曲线,但是足以达到评价水泵高效改造,提高运行效率;二是电机节电改造,改造效果的试验目的。利用变频技术或者采用双速电机,在满足设备系统试验工况记录泵出口温度、凝汽器出口温度、泵要求的前提下,降低循环水泵功耗。出口压力、泵前池水位、电机功率和电流等参数。试近年来随着我国大型现代化电站和引水工程验工况改变后的稳定时间在30min以上,测试时间的建设,对泵产品的设计、加工提出了更高的要求,为30min,用算数平均数计算。试验标准按照国标许多厂家引进国外的水泵设计软件和制造技术。GB3216-89《离心泵、混流泵、轴流泵和漩涡泵试验600MW机组的循环泵已能在厂内做全流量的效率方法》进行。2006年第7期节能总第288期)ENERGY CONSERVATION循环水泵的流量在冷却塔人口钢管上测量冷原机组燃煤量不变的情况下,每年可节约人民币61却塔入口管道的直管段长50m,因此取在冷却塔入万元,两台泵改造费用110万元人民币约需2年即口管道上的测量值是可靠的。出口压力用04级精可收回投资。度标准压力表测量扬程计算时以泵出口压力表所(2)方案二:泵整体改造设计,即整台泵重新进在平面为基准面;电机功率在6V开关柜用高精度行优化设计,电机改为16、18极双速电机并优化运组合电能表测试;泵前池水位用钢尺直接测量;泵转行。改后泵的运行效率可达85%以上,16极时维持速用光电转速表测量。泵的出力与改造前相同,电机功率可下降270kW,扬程计算公式18极运行时电机功率可下降680kW,仍按上述运行H=(p2-p1)pg+(c-ci)2g+(22-21)方式和运行小时数计算,两台泵的总改造费用为式中p2,p1一泵出口和进口处液体的静压强,p1220万元,约需2年1个月即可全部收回取0表压,Pa;C2,c1-泵出口与进口处液体的流速综上所述,方案一投资少,每年可节电约250万(c1很小,可忽略不计),m/s;z2,z1-泵出口与进kWh,约需2年可收回投资;方案二投资多,每年可口到任选基准面的高程(以循环水泵出口压力表为节电420万kWh,约需2年1个月收回投资。因此基准面),Z2取0,m;Pg-泵送液体重度,N/m3从长远的观点出发,显然方案二要优于方案泵组效率计算公式3泵改造中理论依据和水力模型试验0= pgQH/N水力效率是决定水泵性能的重要参数,正确的式中Q一泵送液体流量,m3/s;H一泵扬程,m;水力效率修正计算是准确控制改造后泵的性能参数N一电机输入功率,kW。与实际运行相吻合的关键,在吸取了卧式、双吸、离泵效率计算公式心式水泵经验公式的基础上,分析了几种正在运行n=Pg QH/Nnme的斜流式泵的实际运行与设计性能的差别,同时参式中m,7—泵的传动效率和电机的效率,7=考了近期在轴流泵上改造所获得的经验数值,综合95%,7m=100%。了立式、单吸、斜流式水泵的比转数、出口水流与壳2.3改造前试验结果分析及水泵存在的问题体螺旋角之差、出口流速比进口流速比等参数的影(1)44机组的A泵改造前双泵运行时的试验效响修正了水力效率的计算公式即率为61.19%;B泵双泵运行时的试验效率为k△a2+k2(m=k1)2158.68%,远没有达到设计水泵效率80.5%的水平试验循环水泵的实际效率和设计效率相差很大,改式中Q一流量,m3/s;n-转速,rmn;△a-出口造循环水泵的节能潜力很明显。水流与壳体螺旋角之差;m-出口流速比。(2)在扬程只有13.29m,比设计额定扬程改造后的试验证明,泵的性能参数与设计值吻18.2m低得多的情况下流量只有19400m3/h,未能合,因此对水力效率计算的修正是准确的。达到设计额定流量20160m3/h,说明循环水泵的运通过对几种泵类叶型的测绘和性能分析,对高行工况远远偏离泵特性曲线的高效区比转数泵增大叶轮的出口宽度,不仅可以提高泵的2.4几种改造方案的经济性分析效率而且可以拓宽泵的高效区段。本次设计考虑通过对上述问题的详细分析和对循环水泵及其电机改双速后,两台高速(375rmin)、两台低速系统的现场试验该项目有两种改造方案可供选择(334r/min)或一高(37rmin)低(334/min)各种比较。并列运行工况,为了获得较宽的高效运行区段,采用(1)方案一:保持泵的壳体结构不变,优化泵叶了较大的叶轮叶片出、入口宽度比,同时,为了叶轮轮的设计,电机改为16、18极的双速电机优化运行制造工艺的方便采用了较小的叶片包角设计方式。由于受壳体流通能力的限制,改后两台泵并叶轮采用了封闭式设计,叶片出口边采用大倾列运行的效率可达75%左右。保持16极运行时泵斜,倾斜角θ=14-18°,叶轮出口宽度b比常规设的实际出力与改造前相同电机功率可下降110kW计大,叶轮出口宽度b与叶轮出口最大直径D2之左右,18极运行时电机功率可下降560kW。比:b/D2=0.36~0.41,叶轮出口宽度b与叶轮出实际上电机双速改造运行方式优化后在保持口最小直径D1之比:b/D1=0.46-0.54采用4节能2006年第7期48一ENERGY CONSERVATION(总第288期)枚叶片设计,制造完成后的包角只有80~88°。同4.2经济效益分析时为提高使用性能采用了不锈钢整体铸造。将其中一台泵的电机改为双速电机,节电效果釆用流线型的壳体设计和较大的壳体通流面明显,同时提高了循环水系统运行的灵活性。积。对于高比转数、单吸、斜流式水泵叶轮,为使叶冬季单台泵低速运行时,每小时节约功率为:N片各流线的扬程近似相同,前后盖板流线处出口直=1.732×6000×(192-146)×0.80=382kW,如果径之差达250mm,同时由于采用了较宽的叶片出口每年冬季单台泵低速运行2个月,即1440h,可节电宽度,使叶片出口边的倾斜很大,这样如果仍沿用对1440×382=55万kWh。全年共节电236+55=称布置的壳体设计,则势必引起壳体内流速分布不291万kWh,按上网电价025元/kW计算折合人均使损失增大。为此,本次设计釆用了流线型的壳民币72万元。4机组循环水泵改造工程费约105体设计按照液体流出叶轮后的轴面流线设计壳体万元人民币,运行2年时间,即可全部收回。的截面形状,使壳体内液体的流动更加合理,有利于5结束语提高泵的水力效率。同时,为了获取较宽的高效运循环水泵是电厂重要的辅助设备,其运行情况行区段,采用了较大的壳体通流面积的好坏直接决定机组能否正常、安全、经济运行。随壳体釆用一种不对称通流截面,其通流截面由着竞价上网的改革及创建国际一流电厂的需要,机曲率半径为r2的上圆弧s2,曲率半径为r1的下圆组必须安全、经济稳定运行才能适应这一要求。这弧s1,曲率半径为r1的上过渡圆弧s,曲率半径为就要求循环水泵要安全经济运行。此次44机组循r2的下过渡圆弧s2及直线b1、b2包围而成。其特环水泵的改造是成功的,根本解决了该机组泵运行征尺寸为:r1/b1=25-3.2,r2/b1=3,5-40,r1/效率低、电耗高等问题。采用高效泵改造后使循环H=0.3~0.3,7H=0.26-0.32。水泵壳体的水泵运行效率提高运行电流降低;同时对循环水泵螺线升角a与安放角B之比为0.4-0.6。采用双速电机,改造后电机可以实现高、低速运行,4泵更换高效叶轮后的结果分析增加了循环水泵运行调节方式。满足了机组在电网通过综合评价,我们采用更换高效叶轮和电机不同负荷、不同气候下经济运行的要求提高了机组双速改造的方案。的运行经济性,降低了厂用电率,降低了维修量,减4.1试验结果分析少了维修费用给华能上安电厂带来了可观的经济(1)4A泵在改造前双泵运行时的试验水泵效率效益和社会效益。同时,也为各使用同类型循环水为61.19%,更换高效叶轮后,试验水泵效率为泵的同类机组的节能改造提供了可以借鉴的宝贵经72.39%,提高了11.20%;(2)4B泵改造前双泵运行时的试验水泵效率为参考文献58.68%,改造后试验水泵效率为72060%,提高了[]杨诗成王喜魁泵与风机(M北京:中国电力出版社13.38%1990[2]吴民强泵与风机节能技术问答[M]北京:中国水利电(3)改造前双泵运行工况的水量为33690m3/h,力出版社,1998两台泵电机的输入功率之和为3192kW。改造后双3邢国清流体力学泵与风机M1北京:中国电力出版社泵运行工况在4A泵和4B泵低速运行时,水量达到4]戴彦德中国电机系统能源效率与市场潜力分析[M].北3330m3h,两台泵电机的输入功率之和为京:中国机械工业出版社,200126157kW。在水量基本持平的情况下(两次试验总[5]徐甫荣发电厂风机水泵调速节能运行的经济技术分析水量仅相差320m3h,占总水量的0.9%,在流量测[J].变频器世界,2004,(4):13-15量误差范围内)两台泵电机的输入功率总和减少了6李亚多,母管制运行给水系统中调速泵与定速泵经济运576.3kW;[7]肖兴和佛铁梁,肖秀媛,等永济热电厂32SA-19A循(4)由于夏季循环水温高,对循环水量的要求更环水泵节能技术改造[J].中国电力,2001,34(9):23为重要。改造后双泵(高速)运行工况的水量从作者简介:张小辉(1972-),男,吉林乾安人,硕士研究生,实33690m3h提高到36360m3/h,增加了2670m3h验师,从事火电厂热力设备的实验教学和研究工作。对提高机组的真空有很大贡献。(收稿日期:2006-04-05;修回日期:2016-05-17)