200MW机组LW4-25型循环水泵及系统节能优化改造

节能第39卷第9期中国电力Vol. 39, No. 92006年9月ELECTRIC POWERSep. 2006电200 MW机组LW4- -25型循环水泵屡系统节能优化改造张维红'，邹节廉| ,刘卫平1,李强,周国2(1.天津市电力科学研究院,天津300040; 2.国电电力朝阳发电厂,辽宁朝阳122008)摘要:针对国产200MW机组的LW4-25型循环水泵进行节能改造，利用其报废叶轮进行通流部分改造，使老产品运行效率提高了19.73%-25.19%，流量提高了2 198~3036 m'/h，电功率下降了199.47~107.51 kW;并对电机实施双速改造，改造后1台机组年节电达297.15万kW.h,投资回收期仅为6个月，且改进简单易行，便于推广，适用于所有大型水泵。关键词:水泵;通流部分;节能改造中图分类号: TK264.1文献标识码: B文章编号: 1004-9649(2006)09-0075-04汽蚀性能差(见图1);(5)平衡筋过大,造成耗功大，0引言使效率更低;(6)运行组合方式少只有单、双泵3种运行工况,不利于经济调度;(7)管道系统泄漏较严朝阳发电厂2台200MW机组循环冷却水为单重,造成能源浪费。元制供水系统,采用冷水塔的冷却方式,每台机组配有LW4-25型与沅江48P-35I型循环水泵各1台(为1.2号泵),由于配套性差,效率低、耗电大,为了节能降耗，已将2台沅江48P--35I型2号循环水泵更换了高效叶轮,改造后其出力比1号泵大。为进- -步降低循环水泵的电耗，电厂与天津市电力科学研究院合作对LW4- 25型1号循环水泵及循环水系统进行节能优化改进。LW4-25型循环水泵设计流量Q = 16 200 m2/h=4.5 m2/s,扬程H= 25 m,轴功率N= 1 240kW。现场实测结果，流量Q=11508~15 838 m/h，扬程H为23.597-15.628 m;轴功率N为1 250.9~1 218.3kW;泵效率η为58.93%-55.16%。圈1改造前叶轮Fig.1 Impeller before rfting1存在的问题节能改造从2004年8月开始,对出力较大的沅改前LW4--25型循环水泵性能远远低于设计江48P- -35I 型2号循环水泵电机进行了双速(495/值。运行效率只有58.93%~55.16% ,通过节能优化诊425 r/min)改进,首次在国内对LW4-25型循环水泵断测试技术分析,发现存在如下问题:(1)原叶型落利用原报废的叶轮进行通流部分改造，提高了出力后,制造工艺差,造成流量小、泵效率低;(2)设计工与泵效率。改造后运行效率提高了19.73%-25.19% ,况扬程偏高，使泵的运行工况远离设计工况;(3)密最高运行效率达84.11%(见表1).居国内先进水平,封环间隙过大,容积损失大;(4)叶轮汽蚀损坏严重,年节电中国煤化工仅为6个月。YHCNMHG收稿日期: 2006-02-28;修回 日期: 2006-06-19作者简介:张维红(1955-),女,天津人,高级工程师,从事汽轮机叶片振动及发电机端部绕组振动特性试验研究和水泵改造等工作。E-mail: weihong.zhang@tepco.com.cn75节能电中国电力第39卷表1 2号机LW4 -25型1号循环水泵改造前后性能测试汇总Tab.1 Performance test list of No.1 LW4- -25 circulating pump of Unit 2 before and after the retrofit改前测试工况改后测试工况序号项目名称计算公式泵入口压力(P)/ MPa实测-0.005 1-0.003 5-0.010 86-0.009 8-0.010 8泵入口水温(,)/C27.527.027.727.6密度(p) kg.m'查表996.196.1996.3泵出口压力(P)1 MPa实澳0.2250.2460.1410.1420.226出、人口压力表位置差(h)/m0.050.00.30扬程(H)/m10●(P-R)/g 'p+h23.59725.61615.62815.81 :24.52811 508.10 64815 83818 03614 544流量(Q)1 m'. h- ./3 6003.196 72.957 84.399 45.014.04电流()A68169162140155电机功率(N,)1 kW1352.31 358.01 317.1I 117.6; 244.80电机效事(n0)%选用92.592.轴功率(N)/kWN°ns1 250.91 256.11 218.31033.8! 151.4水泵效率(η)1%H.q.p*g/ 1 000N58.9358.94 .55.1674.8984.11(3)在模型试验的基础上采用焊补磨削的专有2主要改进措施技术,将叶片人口外伸加长,增大叶片进口角,减少叶片出口角,做成鱼头形叶片,改变叶片进出口段叶2.1 主要改进措施型,以提高泵的流量、效率和汽蚀性能。利用原报废叶轮,采用焊补磨削的专有技术,不(4)取消平衡筋,采用不锈钢板护盖,减少泵的但修复了叶轮,而且进行了通流部分改进的研究,提耗功,提高泵效率。采用特有的装配工艺,减少轴向高泵的出力与效率。改造后叶轮见图2。推力。(5)蜗壳隔舌修磨成鱼头形,并增大喉口面积。(6)采用美国生产的CMS2000填料,设计新的密封装置,解决盘根严重泄漏的问题,且此种密封装置可在泵运转中添加。(7)更换密封环,缩小密封间隙,提高了容积效率。2.2电机改双速由离心泵相似定律可知，泵的转速在较小范围内改变,泵的效率几乎不变,其性能变化关系为:圈2改造后叶轮Q/Q2= n./n2Fig.2 Impeller atter rfitingH;/H2= (n/n2)2(1)根据改前节能诊断测试,单泵运行工况扬程:N,!N2= (n/n2)'H= 15.628 m,双泵运行工况扬程: H= 23.597 m,为式中:Q1HI、N与Q2.H2、N2分别表示泵的转速为n兼顾单、双泵运行工况的效率和双泵运行时间长的和n2下的流量、扬程和轴功率。目前大型循环水泵状况,通常设计扬程取两者平均值加1~2m,其扬程异步电机磁级对数多为5~8对，利用变极调速,其平均值为:转速差都不大，如LW4 -25型泵的电机改为6.7对H=(15.628+23.597)/2 = 19.614 (m)磁极的双速电极后,其转速分别为495 r/min和425改后泵的设计参数选为:r/min,转速只下降70r/min,但功率却下降36.7%,循H=21 m环水泵利用t沭规律采用转速差别不大的相邻磁Q = 16 000 m/h =4.444 m%s极邓中国煤化工同季节、不同负荷条η≥83 % (因原叶轮叶片为4枚，无法改变,效件|Y片CNMHG达到调节循环水量,.率提高受到- -定限制)。实现节能降耗的目的。(2)将叶轮外径车削58 mm,减少富裕扬程,并由于每台机组有大小泵及高低转速之分，有5将叶轮流道扩宽,使高效区向大流量转移。种不同组合的运行方式,可根据不同负荷、不同循环765方数据.节能第9期张维红等:200MW机组LW4-25型循环水泵及系统节能优化改造电水温实施循环水泵的经济调度。算,则实际节电:2.3 消除管道泄漏143.64x0.8=114.912 (万kW.h)利用停机机会对循环水管道系统进行查漏检(1)+(2)则为1台LW4-25型1号循环水泵改查,消除管道系统泄漏。后年节电效益:92.094+114.912 = 207.006 (万kW.h)3性能测试4.2电机改双速 的效益电机改双速本身不能节电,而且低速时,电机效3.1测试方法率下降(约1%),双速泵只能通过循环水泵的经济在机组负荷稳定的工况下，关闭通往1号塔的调度才能反应出节电效果。为了便于计算,经现场实.1号阀门及公用系统的用水，使循环水大部分进人测或推算得出循环水泵各种运行工况下的电功率消凝结器,再流回2、3号塔。利用美国康创1011超声耗状况,见表3。波流量计在回冷水塔总管.上测量流量，其他在运行表31.2号泵改后各种运行工况 下电功率实测及计算值中无法关闭的冷却水和冷油器用水，再用超声波流Tab.3 Actual measured and calculated values for each量计按原工况单独测试，加上回冷水塔总管流量,即working condition of No.1 ,No.2 circulating pump before and为循环水泵出水流量。after retrofit3.2 测试结果kW改后测试结果见表2。运行工况单泵低速电功率1高1低2泵电功率双高泵电功率表2LW4--25型1号循环水泵改造前后性能参数对比2号泵低速881920Tab.2Comparison of performance parameters before and1号泵高速1 2001 244.8after the retrofit of No.1 LW4- -25 circulating pump2号泵高速1 326.6项目名称.运行方式改前改后相对变化根据表3能较准确地计算出电机改双速的节电单泵55.1674.89+19.732泵效率/%效益。每年3月25日-6月10 日,9月10日一11双泵58.92784.11+25.186月25日5个月开1高1低2泵代替双高运行方式，流量/m'.hr'15 838 .18 036+2 198则循环水泵可节电:11 508 .14 544+3 036[(1 244.8+1385.6)- (1200+920) ]x5x30x24=电功率kw1 317.11 117.6-199.5183.744 (万 kW.h)1 352.31 244.8 .-107.515.62815.811+0.183但此时进人凝汽器的循环水量减少2700m/h,扬程/m23.59724.528根据200MW机组循环水泵经济调度综合软件计162140-22算,每小时少，上网供电260 kW.h,则5个月少上网电流/A168155-13供电93.6万kW.h。两者相抵,则实际节电为:4经济效益183.744- 93.6= 90.144 (万kW.h)综上所述,全年共节电为:4.1改后循环水泵 节电效果207.006 + 90.144 = 297.15 (万kW.h)(1)电功率下降的节电效益。按单、双泵每小时按0.25元/ (kW.h)计算,其效益折合人民币:平均电量为:297.15x0.25 = 74.2875 (万元)(199.5+107.5)/2 = 153.5 (kW.h)1台LW4--25型循环水泵改造的全部投资为22按年运行6000h计算,则全年节电:万元,1台1600kW电机改双速,提高绝缘等级,由153.5x6 000=920 940=92.1 (万kW.h)B级改为F级绝缘全部投资为15万元，总投资为(2)按流量提高的节电效益。由于循环水流量提37万元,投资回收期为6个月。由此可见这种改进高,真空提高,多发电的效益,根据200MW机组循方式是--项投资少,节能效果非常明显的节能项目。环水泵经济调度综合软件,按平均流量增加计算:(2 198.2+3 035.9)/2 =2 617.1 (m/h)5结中国煤化工每小时可多发电:239.4kW.h,按6000h计算YHCNMHG则全年可多发电:(1)LW4- -25型循环水泵及其系统节能优化改239.4x6 000=1436 400=143.64 (万kW.h)造，在国内首次对该型水泵采用高效混流泵新技考虑到运行调度等问题,其效益按80%考虑计术与模型试验相结合的办法，利用原报废叶轮进节能中国电力第39卷行了通流部分改造，使改后泵的运行效率提高了19.732%和25.186%，流量提高了2 198.2 m/h和参考文献:3 035.9 m2/h,电功率下降了199.47 kW和107.51 kW,而且将原报废叶轮修复如新。[1] AJ 斯捷潘诺夫.离心泵与轴流泵[M].北京:机械工业出版社，改造后泵的最高运行效率达84.113% ,居国内先进水平,改后泵的年节电效益可达2070.06MW.h,节STEPANOFF A J. Centrifugal and axial flow pumps [M]. Beijing:能效果非常明显。China Machine Press,1980.(2)电机改双速后,通过经济调度每台机组年[2]邹节廉火电厂泵节能的途径与措施[].水泵技术.1982(4):7-9.节电可达901.44MW.h,可见循环水泵电机改双速ZOU Je-lian. Energy saving apprach and measurs of pumps in thermal是一项有效的节能措施，也是国内外公认的节能power pant[]Pump Tchnology,1982(4):7-9.措施。[3] 邹节廉,王文永,刘卫平,等.火电厂循环泵经济调度研究[J].天(3)整个项目的年节电效益为2971.5 MW.h,折津电力技术，2003(1):50-54.合人民币74.2875万元,投资回收期仅为6个月,且Z0U Jie-lian, WANG Wen- yong , LIU Wei-ping ,et al. Economical改进简单易行,便于推广,适用于所有的大型水泵。(4)通过采用美国生产的CMS2000进行轴封改Tianjin Eletrie Power Technology, 2003(1 ):50-54.进，解决了原盘根泄漏严重的问题和泵正常情况下无法填加盘根的问题,而且在泵运转中填加填料。(责任编辑李秀平)Energy conservation and optimized improvement on LW4- -25 circulating pump of 200 MW unitZHANG Wei-hong' , Z0U Jie-lian' , LIU Wei-ping', LI Qiang2，ZHOU Guo2(1.Tianjin Electric Power Research Institute ,Tianjin 300040,China ;2.Cuodian Chaoyang Power Plant, Chaoyang 122008, China)Abstract:In view of the energy saving retrofit on LW4 -25 circulating pump of domestic 200 MW unit, the flow passage can be rtofited withthe impellr out of service to increase the operation ficiency by 19.73%~ 25.19%, improve the flow by 2198~3 036 m2/h and reduce the electicpower by 199.47~ 107.51kW. Afer the implementation of double-speed retroft, the saved power of one unit is about 2 971.5 MW.h and theinvestment recovery period is only 6 months. The retrofit is easy to operate and promote, and applicable for all the large -sized water pumps.Key words: water pump; flow passage; energy-saving retroft特别报道特高压直流试验基地奠基仪式在北京举行12项设备指标或试验性能将创世界第一2006年8月用现在的技术和设备条件，借鉴国外的先进技术和经验，10日上午,北京市建成国际- -流的直流特高压试验基地,最大限度地实现基中关村科技园区地建设的技术经济合理优化。昌平园东区迎来了一个特高压电网建设的历史性时刻。特高压直流试验基地将针对+800kV输变电技术和运国家电网公司总经理刘振亚、副总经理舒印彪和来自国行技术开展研究工作。基地一期工程由8个部分组成。基地家科技部、中国工程院的领导、专家共同为特高压直流试建成之后,总共将有直流试验线段同塔双回电压等级、基地验基地莫基。该基地占地8万m',将于2007年12月竣工综合试验能力等12项设备指标或试验性能居世界第1位。并投入使用。中国是世界直流输电大国,世界上最高电压等级+800kV的直流输电工程即将在中国建设投运。实现这一世界性创举,面临着许多重大技术难关,一系列课题亟待研究解决。针对我国气候和环境的特殊性,线路电晕特性中国煤化工和电磁环境影响,以及高海拔、覆冰、重污秽等恶劣自然[HCNMHG条件下的外绝缘特性等都需要进行深人的试验研究。由中国电力科学研究院承担的特高压直流试验基地的建设,将紧紧围绕公司建设特高压电网的目标,充分利75方数据