山東電力技術(shù)SHANDONG DIANLI JISHU2004年第4期(總第138朔)電廠循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能初探To Search Saving in Circulating Water System of Power Plant楊繼增,陳利軍,馬強(qiáng)(山東聊城熱電有限責(zé)任公司,山東聊城252033)摘要:首先提出了一種較新穎的循環(huán)水泵匹配選型思路,選用了新型的內(nèi)反饋電機(jī)調(diào)速手段,并根據(jù)電廠循環(huán)水人工調(diào)節(jié)達(dá)不到最優(yōu)的原因,提出了微機(jī)控制的思路。關(guān)鍵詞:循環(huán)水泵;匹配選型;內(nèi)反饋電機(jī);運行方式;程序控制中圖分類號:TK264.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1007-9904(2004)04-0037-04隨著電力市場的放開以及“網(wǎng)廠分開、競價上2.1項目內(nèi)容網(wǎng)”逐步實行,如何降低煤耗節(jié)約廠用電成為各電本次改造分為兩個方面:一方面為將電機(jī)更換廠挖潛增效的著力點。在傳統(tǒng)電廠中,循環(huán)水泵約為保定北方調(diào)速公司生產(chǎn)的內(nèi)反饋電機(jī),以實現(xiàn)根占廠用電率的1%以上,如何提高循環(huán)水泵的經(jīng)濟(jì)據(jù)運行情況調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速;一方面是對循環(huán)水泵進(jìn)性對于各運行機(jī)組有著十分重要的意義。行改造,在盡量發(fā)揮電機(jī)容量的情況下,提高水泵1國內(nèi)外現(xiàn)狀及改造前情況運行效率,增大供水量,以達(dá)到機(jī)組在夏季對循環(huán)水量的要求的目的。目前我國水泵生產(chǎn)廠家多采用一元方法進(jìn)行為衡量本次改造的效果,我們在改造前完成了水泵設(shè)計,而國外著名企業(yè)的產(chǎn)品多采用二元方法原水泵效率的現(xiàn)場粗測,經(jīng)現(xiàn)場測量,在當(dāng)前的運進(jìn)行水泵設(shè)計,因此我國泵類產(chǎn)品的設(shè)計性能與世行參數(shù)下,水泵運行效率為78%。為此,我們同山界行進(jìn)國家相比有相當(dāng)大的差距,設(shè)計效率一般相東電力研究院商定,改造后水泵額定參數(shù)為:揚(yáng)程差5%-10%以上。在實際使用中,由于選型不當(dāng)為18m;水泵在經(jīng)常運行點(即內(nèi)反饋電機(jī)調(diào)節(jié)范或制造加工不良,水泵運行效率往往又低于設(shè)計圍內(nèi))效率不小于83%,在額定參數(shù)下效率不小于值88%,同時為了擴(kuò)大電機(jī)調(diào)節(jié)范圍,降低電機(jī)占用比如某廠#3機(jī)組循環(huán)水泵配備兩臺湘江水泵空間和制造成本,水泵額定轉(zhuǎn)速要提高。廠生產(chǎn)(湘江)48-18型循環(huán)水泵,設(shè)計運行方式2.2技術(shù)關(guān)鍵為一臺運行一臺備用,電機(jī)配備為普通電機(jī),電機(jī)本次技術(shù)改造要求電機(jī)基礎(chǔ)不變、水泵外殼不轉(zhuǎn)速為385r/min由于水泵型號限制,不能選到設(shè)變、轉(zhuǎn)子不變的情況下,通過更換循環(huán)水泵葉輪和計揚(yáng)程同實際運行揚(yáng)程一致的循環(huán)水泵,致使水泵內(nèi)反饋電機(jī)來達(dá)到增加水泵流量實現(xiàn)泵組調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)設(shè)計揚(yáng)程為26.3m,而水泵實際運行揚(yáng)程僅為速的目的,為此必須解決以下n個技術(shù)關(guān)鍵:(1)合水泵正常運行點嚴(yán)重偏離設(shè)計曲線的最高理地確定新泵組的額定轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)范圍,(2)必須效率點,在改造前經(jīng)試驗,水泵運行效率僅為采用比較先進(jìn)的設(shè)計方法和制造工藝,(3)在調(diào)速方式運行下,循環(huán)水量必須根據(jù)機(jī)組情況適時地進(jìn)因設(shè)計運行方式為一臺運行一臺備用,造成在行調(diào)整。影響循環(huán)水量的變化主要有三條曲線:循夏季時,循環(huán)水量不能滿足凝汽器冷卻要求,有時環(huán)水量隨季節(jié)天氣溫度變化曲線在同一季節(jié)下因低真空不得不限制機(jī)組負(fù)荷,在冬季時,又因循天之中循環(huán)水量隨天氣溫度變化曲線、同時同溫度環(huán)水量過大,造成真空值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于經(jīng)濟(jì)真空值,使下循環(huán)水量隨機(jī)組負(fù)荷變化曲線。那么,循環(huán)水量機(jī)組熱效率下降。的變?nèi)佑纱丝梢?人工2改造目標(biāo)做到中國煤化工用微機(jī)根據(jù)機(jī)組情況CNMHG山東電力杖術(shù)2004年第4期(總第138期SHANDONG DIANLI JISHU3改造具體方案提高受到限制。(2)轉(zhuǎn)速越高轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)絕對范圍就越大,絕對范圍越大,則電機(jī)投資也將越大。(3)在3.1確定泵組轉(zhuǎn)速及調(diào)節(jié)范圍轉(zhuǎn)速降至70%后,水泵額定流量也降至約70%,根改造后的循環(huán)水泵技術(shù)規(guī)范據(jù)水泵特性曲線和管道特性曲線估算,水泵揚(yáng)程降型號:G48SH-18至額定揚(yáng)程的55%,已降到最低揚(yáng)程。流量:17000/h(全速)13320t/h(低速)3.2采用優(yōu)良的水力模型揚(yáng)程:18m(全速)(低速)為提高水泵運行效率,本次改造中,水泵設(shè)計采轉(zhuǎn)速:350r/min~480r/min用二元設(shè)計中的準(zhǔn)正交迭代法。葉片排擠系數(shù)T。為什么要采用以上參數(shù)的循環(huán)水泵呢?經(jīng)該(1)在求解許多實際問題時,用圓柱坐標(biāo)系(r,廠同北方調(diào)速公司、山東電力研究院三方商定,額6,z)來代替直角坐標(biāo)系(x,y,z)更為方便。變數(shù)經(jīng)定轉(zhuǎn)速采用484r/min,調(diào)節(jié)范圍采用該公司典型過變換后,可將直角坐標(biāo)系的納維一斯托克斯方程設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為70%-90%,其原因有以下寫成圓柱坐標(biāo)系的納維一斯托克斯方程。采用圓柱個方面:(1)轉(zhuǎn)速提高后,為水泵設(shè)計提高流量提供坐標(biāo)系r,日,z,所有參數(shù)均與6坐標(biāo)無關(guān)整個問題了更大的發(fā)揮空間,但轉(zhuǎn)速越高,對水泵的動態(tài)特可歸納為二維問題來求解。性要求越高,同時因轉(zhuǎn)子不變,轉(zhuǎn)子剛性也使轉(zhuǎn)速在圓柱坐標(biāo)系中:v1,-10P81_y18202v(A)p arr orr2002 r2 a0ave ave. ve ave v, veCt1迎"+1∞+10"2m+0hpr a0 ar rae azeozlaP+v( vz1av,2ar2 r ar r2 802 a式中∫、f、fx為單位質(zhì)量的質(zhì)量力沿三個坐標(biāo)軸(r,6,z)的分量。不可壓縮流體的連續(xù)方程式+==0ar r r ae az(2)圓周速度u由下式求得法向應(yīng)力和切向應(yīng)力的公式分別為+2μr式中D-葉輪直徑(計算點的直徑),m;P+2A(n-葉輪轉(zhuǎn)速,r/min。(=)+需](3)因為pUA1=p2V2A2(由于水質(zhì)變化TrB= Tar=ur不大,密度相差不大,故稱為不可壓縮流體)wTH中國煤化工本定常流動)CNMHG山東電力技術(shù)SHANDONG DIANLI JISHU004年第4期(總第138期)軸面流速為vm故由連續(xù)方程得求4--,m(2)3.3葉輪制造目前我國鑄造行業(yè)基本上采用木模整體鑄造式中qw--理論流量,m/s方法制造水泵葉輪等通流部件。但這種制造方qw--實際流量,m/s法,可能對葉輪產(chǎn)生較大偏差,葉輪流道表面也容積效率,%很粗糙,影響葉輪運行效率。為此,在制造該廠循A--有效斷面積(與軸面速度v垂直的斷環(huán)水泵葉輪時,采用了鑄焊工藝,即葉輪的葉片面積),m2及前后蓋板分別鑄造,鑄造后采用人工進(jìn)行表面由于有效斷面積被葉片厚度s占去一部分,修研,修研后表面粗糙度達(dá)到了3.2um。同時葉片沿每一葉片在圓周方向的長度為,如葉輪共有z近特定的工藝精確定位于后蓋板上在專用的夾個葉片,則總長度為σ,則面積為aσb,有效斷面積具上進(jìn)行焊接,冷卻后隨同夾具進(jìn)行熱處理,然A應(yīng)為后拆除夾具上車床加工至葉輪要求的外形尺A=丌Db-zb(3)寸。式中b-葉片寬度σ-圓周方向的葉片長度3.4更換電機(jī)因內(nèi)反饋電機(jī)的性價比為變頻裝置的兩倍以sinB,其中-葉計片厚度(4)上,其調(diào)速范圍在50%-100%,這對應(yīng)用于循環(huán)水泵的調(diào)速要求已足夠,高壓內(nèi)反饋電機(jī)的容量從由式(2)(3)(4)得m(Db-zob)nqv幾百千瓦到幾千千瓦,也能滿足循環(huán)水泵配用電機(jī)容量的需要,因此將電機(jī)更換為北方調(diào)速公司的內(nèi)令r兀D-z代入上式得反饋電機(jī)所選內(nèi)反饋電機(jī)額定參數(shù)(5)容量:1250kWTDbn t型號:Y1250121730式中T-排擠系數(shù)(排擠系數(shù)表示葉片厚度使接線:Y流道有效斷面積減小的程度,對于泵T在額定電流:153A0.75~0.95的范圍,小泵取低限,大泵取高額定電壓:6kV限。)絕緣等級:B(4)相對速度a的方向或β角當(dāng)葉片無限生產(chǎn)廠家:保定北方調(diào)速公司。多時,相對速度的方向與葉片安裝角β的方3.5運行方式控制向一致。Ba在設(shè)計時是根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值選取的。3.5.1輸入模塊求出u、vm及β后,即可按比例畫出速度三角輸入模塊的作用是將外部參數(shù)送給計算機(jī)進(jìn)行程序計算與控制,因有些參數(shù)變化較快,采用電由上面計算,利用數(shù)值迭代方法可計算出子測量。軸面流場。根據(jù)經(jīng)驗可給定葉片包角及環(huán)量分(1)電子測量參數(shù)有:大氣溫度、大氣壓力、凝布,從而計算出葉片骨線,經(jīng)加厚完成翼型設(shè)汽器進(jìn)水溫度凝汽器排水溫度凝汽器排汽溫度計。負(fù)荷值。用于我公司循環(huán)水泵的水力模型在研制前(2)手動輸入?yún)?shù):因標(biāo)準(zhǔn)煤價和電價在某段期經(jīng)過了多次優(yōu)化,最終選用了G48sh-18型,時間區(qū)域內(nèi)是相對固定的故采用手工輸入,如機(jī)組該水力模型的性能由山東電力研究院進(jìn)行了試實現(xiàn)競價上網(wǎng)后,電價也應(yīng)采用電子測量輸入。驗,試驗時轉(zhuǎn)速為n=1000/min,橫亙泵最小3.5.2程序模塊雷諾 Remin=5.8*10,滿足SL140-97(水泵模中國煤化工主程序構(gòu)成:三型驗收試驗規(guī)程)及BC497(1976)的有關(guān)要個子CNMHG、經(jīng)濟(jì)性比較子山東電力杖術(shù)2004年第4期(總第138期)SHANDONG DIANLI JISHU程序、判斷子程序4現(xiàn)場運行結(jié)果及效益分析(1)熱效率計算子程序熱效率計算子程序的功能是根據(jù)電子測量參4.1運行情況數(shù)計算機(jī)組此工況下的機(jī)組熱效率,數(shù)學(xué)模型為發(fā)該廠改造后的循環(huán)泵組自投入運行以來,新泵電煤耗率。運行平穩(wěn),噪聲及振動情況均很好,泵出口壓力略(2)經(jīng)濟(jì)性比較子程序有提高為0.18MPa由山東電力研究院和該廠一同經(jīng)濟(jì)性比較子程序的功能是根據(jù)上次電測下對改造后的水泵與原水泵作了對比試驗,同在滿轉(zhuǎn)的電機(jī)轉(zhuǎn)速,該轉(zhuǎn)速下的發(fā)電煤耗率與煤價之積和速下原泵電機(jī)耗用功率為991kW,原泵流量僅為電機(jī)耗用功率與電價的之積以及本次轉(zhuǎn)速下的兩15500-16000h;新泵電機(jī)耗用功率為1004.5kW乘積進(jìn)行比較電,新泵流量僅為16500-17000t/h,效率超過了(3)判斷子程序88%;在最低轉(zhuǎn)速350r/min時,新泵電機(jī)耗用功率判斷子程序的功能是設(shè)定經(jīng)濟(jì)性明顯的標(biāo)志為400kW,水泵流量為7800-8400/h,水泵效率數(shù)值,并根據(jù)經(jīng)濟(jì)性比較的結(jié)果,進(jìn)行升降速或維超過了83%持轉(zhuǎn)速不動的判斷。4.2效益分析(4)主程序框圖(如圖1)(1)在夏季三個月中,滿轉(zhuǎn)速下,電機(jī)耗電功率基本不變,因泵效率增加,循環(huán)水流量增加,從而使改變轉(zhuǎn)速凝汽器真空提高了1.2kPa,可降低煤耗3.6g/kWh,全年可節(jié)約標(biāo)煤1980t,標(biāo)煤單價按200元/輸入?yún)?shù)t,可實現(xiàn)效益39.6萬元。(2)在冷季六個月中,平熱效率計算子程序均耗電可降低500kW,全年可多上網(wǎng)電量175萬kWh,按最低上網(wǎng)電價0.17元計,全年可實現(xiàn)利潤經(jīng)濟(jì)性比較子程序29.75萬元。(3)其余三個月中,因調(diào)整轉(zhuǎn)速幅度較小,從而使節(jié)能效果受到限制,將此項折算至前項[經(jīng)濟(jì)性比較子程序中判斷子程序5結(jié)論圖1主程序框圖(湘江)48-18型循環(huán)水泵,通過提升轉(zhuǎn)速改造為高效葉輪,電機(jī)更換為內(nèi)反饋電機(jī)的改造方案3.5.3控制模塊在現(xiàn)實上是可行的,其經(jīng)濟(jì)性比改為高壓變頻電機(jī)該模塊的功能是在主程序計算完畢,計算機(jī)將要好得多,本次改造十分成功。口計算結(jié)果利用電動執(zhí)行器去控制循環(huán)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)參考文獻(xiàn)速1高桂蘭《熱工學(xué)及流體力學(xué)》,[M]沈陽電力高等專3.5.4保護(hù)模塊科學(xué)校該模塊的功能是在循環(huán)水泵電機(jī)、水泵、控制2]郭立軍《泵與風(fēng)機(jī)》,(M]重慶大學(xué)模塊等出現(xiàn)故障時起到保護(hù)作用,以防故障擴(kuò)大[3]孔瓏《工程流體力學(xué)》,M]山東工業(yè)大學(xué)化,同時提供人機(jī)對話。4]林啟華《泵與風(fēng)機(jī)的變速節(jié)能》,[M]水利電力出版社3.5.5智能模塊5]吳民強(qiáng)《泵與風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)》,[M]水利電力出版社智能模塊的作用是提供運行狀態(tài)提示,如過冷6]丁成偉《離心泵與軸流泵》,M]機(jī)械工業(yè)出版杜度大時,提示漏空氣多;端差大時,提示清洗凝汽器7吳達(dá)人《泵與風(fēng)機(jī)》,IM]西安交通大學(xué)出版社銅管;溫升超過一定值時,提示循環(huán)水泵出力下降(收稿日期:2004-02-02)等等。中國煤化工CNMHG