第2卷第4期沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vol.2 No.42006年10月Journal of Shenyang Institute of Engineering(Natural Science)Oct. 2006 .華能.上安電廠4#機(jī)組循環(huán)水泵節(jié)能改造理論與應(yīng)用張小輝1.2 ,張大東3(1.沈陽工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,沈陽 110023; 2.沈陽工程學(xué)院教務(wù)處,沈陽 110136;3.吉林電力股份有限公司燃料分公司,長春 130021)摘要:對(duì)華能上安電廠4#機(jī)組的循環(huán)水泵進(jìn)行了節(jié)能改造,增大了葉輪的出口寬度,采用了較大的葉輪葉片出、入口寬度比和較小的葉片包角;為了提高泵的水力效率,泵殼體采用流線型設(shè)計(jì),同時(shí)加大了殼體的通流面積.改造后取得了預(yù)期的效果,同改造前相比,4A泵、4B泵效率分別提高了11.20%和13.38%，總輸入功率減少了576.3 kW,運(yùn)行2年即可收回改造投資.關(guān)鍵詞:循環(huán)泵;高效葉輪;混流泵;雙逮電機(jī);多種運(yùn)行模式中圖分類號(hào): TM621.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào): 1673- 1603(2006)04- 0317-03我國對(duì)泵類產(chǎn)品的生產(chǎn)明確要求要按IEC497( 蓄能泵1循環(huán)水泵節(jié)能的意義和途徑模型驗(yàn)收試驗(yàn)國際規(guī)程)進(jìn)行加工制造,以適應(yīng)現(xiàn)代化火力發(fā)電廠輔機(jī)出力隨發(fā)電機(jī)負(fù)荷的大小而變發(fā)展的需要.目前,大型機(jī)組的循環(huán)泵運(yùn)行效率已達(dá)到化,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)出80%以上,為已投運(yùn)的循環(huán)泵改造提供了可靠的技術(shù)力也要相應(yīng)調(diào)整.循環(huán)水泵作為火力發(fā)電廠主要輔機(jī)保證.許多電力科研院所和電廠在已投產(chǎn)的機(jī)組上對(duì)之一,從維持機(jī)組真空、調(diào)節(jié)循環(huán)水流量的要求上,其循環(huán)泵節(jié)能改造做了大量工作,并取得了很好的效果.出力應(yīng)隨季節(jié)和機(jī)組負(fù)荷的變化而變化.但是目前電2節(jié)能改造前參數(shù)與效率試驗(yàn)分析廠循環(huán)水泵運(yùn)行方式都是1臺(tái)泵或2臺(tái)泵定速運(yùn)行，沒有按照機(jī)組真空變化來調(diào)節(jié)流量.這種運(yùn)行調(diào)節(jié)方2.1系統(tǒng)概況式有2個(gè)缺陷,- -是浪費(fèi)電能,二是增加設(shè)備不必要的4#機(jī)組安裝2臺(tái)東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N300 -.磨損.如果在北方冬季循環(huán)水量過大時(shí),還會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)16.7/537/537-4型凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組,額定出力水過冷度,能耗損失就更大了.這樣也就為循環(huán)水泵節(jié)300MW.每臺(tái)機(jī)組配備2臺(tái)48P-35IIA型循環(huán)水能改造留出了空間.泵.主要技術(shù)參數(shù)如下.大量電廠循環(huán)水泵實(shí)際運(yùn)行效率測(cè)試數(shù)據(jù)表明,水泵:流量Q= 20 160 m3/h,揚(yáng)程H= 18.2 m;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)院在選效率η=80.5%.型時(shí)過于保守,揚(yáng)程上留有很大的裕量,該用混流泵的電機(jī):轉(zhuǎn)速n= 371 rpm;功率N= 1600 kW ;電流場(chǎng)合而選用揚(yáng)程較高的離心泵,運(yùn)行工況不在高效區(qū). I = 205 A;效率η=95%.循環(huán)泵節(jié)能改造主要可從2方面來考慮:- -是水泵高2.2循環(huán)水泵 改造前的效率試驗(yàn)效改造,提高運(yùn)行效率;二是電機(jī)節(jié)電改造,利用變頻由于試驗(yàn)?zāi)康氖菫榱嗽u(píng)價(jià)改造效果，所以只安排技術(shù)或者采用雙速電機(jī),在滿足系統(tǒng)要求的前提下,降經(jīng)常運(yùn)行的單泵 試驗(yàn)工況和2臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行的試驗(yàn)工低循環(huán)水泵功耗.況.為了保證試驗(yàn)過程中機(jī)組運(yùn)行的安全性,沒有采用近年來,隨著我國大型現(xiàn)代化電站和引水工程的調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)水量,這樣每臺(tái)泵只有2個(gè)試驗(yàn)工況.建設(shè),對(duì)泵產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、加工提出了更高的要求,許多試驗(yàn)工況記錄泵出口溫度、凝汽器出口溫度、泵出廠家都引進(jìn)了國外的水泵設(shè)計(jì)軟件和制造技術(shù).600口壓力、泵前池水位、電機(jī)功率和電流等參數(shù).試驗(yàn)工MW機(jī)組的循環(huán)泵已能在廠內(nèi)做全流量的效率試驗(yàn).d中國煤化工上,測(cè)試時(shí)間為30收稿日期: 2005- 12-14YHCNMHG作者簡介:張小輝(1972- ),男,吉林乾安人,實(shí)驗(yàn)師,碩士研究生..318.沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第2卷.min,用算數(shù)平均數(shù)計(jì)算.試驗(yàn)按照國標(biāo)GB3216- 89 .泵的運(yùn)行效率可達(dá)85%以上,16極時(shí)維持泵的出力與.《離心泵混流泵、軸流泵和漩渦泵試驗(yàn)方法》進(jìn)行.改造前相同,電機(jī)功率可下降270kW,18極運(yùn)行時(shí)電循環(huán)水泵的流量在冷卻塔入口鋼管.上測(cè)量,出口機(jī)功率可下降680 kW ,仍按上述運(yùn)行方式和運(yùn)行小時(shí)壓力用0.4級(jí)精度標(biāo)準(zhǔn)壓力表測(cè)量.揚(yáng)程計(jì)算時(shí)以泵數(shù)計(jì)算,2臺(tái)泵的總改造費(fèi)用為220萬元,約需2年1出口壓力表所在平面為基準(zhǔn)面;電機(jī)功率在6kV開關(guān)個(gè)月可全部收回.柜上用高精度組合電能表測(cè)試;泵前池水位用鋼尺直綜上所述,方案一投資少,每年可節(jié)電250萬接測(cè)量;泵的轉(zhuǎn)速用光電轉(zhuǎn)速表測(cè)量.kWh,約需2年可收回投資.方案二投資多,每年可節(jié)揚(yáng)程計(jì)算公式如下:電420萬kWh,約需2年1個(gè)月收回投資.因此從長H = (pz- p)/pg+ (經(jīng)- c3)/2g+(zz- z:)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)出發(fā),方案二要優(yōu)于方案一.式中,P2、辦為泵出口和進(jìn)口處液體的靜壓強(qiáng),Pa;這3泵改造的理論依據(jù)和水力模型試驗(yàn)里p取0表壓;c2.C1為泵出口與進(jìn)口處液體的流速,m/s;c1很小,忽略不計(jì);z2、21為泵出口與進(jìn)口到水力效率是決定水泵性能的重要參數(shù),正確的水任選基準(zhǔn)面的高程,m;以循環(huán)水泵出口壓力表為基準(zhǔn)力效率修正計(jì)算是準(zhǔn)確控制改造后泵的性能參數(shù)與實(shí)面,z2取O;pg為泵送液體重度,N/m'.際運(yùn)行相吻合的關(guān)鍵.在吸取了臥式、雙吸、離心式水泵組效率計(jì)算公式如下:泵經(jīng)驗(yàn)公式的基礎(chǔ)上,分析了幾種正在運(yùn)行的斜流式η= pgQH/N泵的實(shí)際運(yùn)行與設(shè)計(jì)性能的差別，同時(shí)參考了近期在式中,Q為泵送液體流量,m3 /s;H為泵揚(yáng)程,m;N為軸流泵上改造所獲得的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值,綜合了立式、單吸、電機(jī)輸人功率, kW.斜流式水泵的比轉(zhuǎn)數(shù).出口水流與殼體螺旋角之差、出泵效率計(jì)算公式如下: .口流速比、進(jìn)口流速比等參數(shù)的影響,修正了水力效率η = pgQH/Nmne .的計(jì)算公式:式中，nm為泵的傳動(dòng)效率,取100%;ne為電機(jī)的效η=tgyQm )-k){1kiQa2 + kz(m二k)率,取95%.1002.3改造前試驗(yàn)結(jié)果分析式中, Q為流量,m2/s;n為轉(zhuǎn)速,r/min;Oa為出口水4#機(jī)組的A泵改造前雙泵運(yùn)行時(shí)的試驗(yàn)效率為流與殼體螺旋角之差;m為出口流速比.61.19% ;B泵雙泵運(yùn)行時(shí)的試驗(yàn)效率為58.68%,遠(yuǎn)改造后的試驗(yàn)證明,泵的性能參數(shù)與設(shè)計(jì)值是吻沒有達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)80. 5%的水平.在揚(yáng)程只有13.29 m,合的,因此,對(duì)水力效率計(jì)算的修正是準(zhǔn)確的.比設(shè)計(jì)額定揚(yáng)程18.2 m低得多的情況下，流量只有通過對(duì)幾種泵類葉型的測(cè)繪和性能分析,對(duì)高比19 400 m3 Ah,未能達(dá)到額定流量20 160 m2/h,說明循轉(zhuǎn)數(shù)泵增大葉輪的出口寬度,不僅可以提高泵的效率,環(huán)水泵的運(yùn)行工況遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離泵特性曲線的高效區(qū).而且可以拓寬泵的高效區(qū)段.設(shè)計(jì)中考慮到電機(jī)改雙2.4幾種改造方案的經(jīng)濟(jì)性分析速后,2臺(tái)高速(375 r/min)、2臺(tái)低速(334 r/min)或1通過對(duì)上述問題的詳細(xì)分析和對(duì)循環(huán)水泵及其系高(375 r/min)1低(334 r/min)并列各種運(yùn)行工況,為統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),該項(xiàng)目有2種改造方案可供選擇比較.了獲得較寬的高效運(yùn)行區(qū)段,采用了較大的葉輪葉片方案一.保持泵的殼體結(jié)構(gòu)不變,優(yōu)化泵葉輪的設(shè)出、人口寬度比,同時(shí),為了葉輪制造工藝的方便,采用計(jì),電機(jī)改為16.18 極的雙速電機(jī),優(yōu)化運(yùn)行方式如前了較小的葉片包角設(shè)計(jì).所述,受殼體流通能力的限制,改造后2臺(tái)泵并列運(yùn)行葉輪采用了封閉式設(shè)計(jì),葉片出口邊采用大傾斜的效率可達(dá)75%左右.保持16極運(yùn)行時(shí)泵的實(shí)際出力角θ=14°~ 18* ;葉輪出口寬度b比常規(guī)設(shè)計(jì)大,b與與改造前相同,電機(jī)功率可下降110 kW左右,18極運(yùn)葉輪出口最大直徑D2之比為0.36~0.41;b與葉輪行時(shí)電機(jī)功率可下降560 kW.出口最小直徑D1之比為0.46~0.54;采用4枚葉片電機(jī)雙速改造及運(yùn)行方式優(yōu)化后,在保持原機(jī)組燃設(shè)計(jì),制造完成后的包角只有80°~ 88° ;為提高使用性煤量不變的情況下,每年可節(jié)約人民幣61萬元,2臺(tái)泵能采用了不銹鋼整體鑄造.改造費(fèi)用為110 萬元人民幣,約需2年可收回投資.中國煤化工大的殼體通流面積.方案二。泵整體改造設(shè)計(jì),即整臺(tái)泵重新進(jìn)行優(yōu)化對(duì)|YH.CNMHG葉輪,為使葉片各流設(shè)計(jì),電機(jī)改為16.18極雙速電機(jī)并優(yōu)化運(yùn)行.改造后線的揚(yáng)程近似相同,前后蓋板出口直徑之差達(dá)250第4期張小輝,等:華能上安電廠4#機(jī)組循環(huán)水泵節(jié)能改造理論與應(yīng)用●319.mm,同時(shí)由于采用了較寬的葉片出口寬度,使葉片出水量基本持平的情況下(2次試驗(yàn)總水量僅相差320口邊的傾斜很大,這樣如果仍沿用對(duì)稱布置的殼體設(shè)m'/h,占總水量的0.9%,在流量測(cè)量誤差范圍內(nèi))2.計(jì),則勢(shì)必引起殼體內(nèi)流速分布不均,進(jìn)而損失增大.臺(tái)泵電機(jī)的輸人功率總和減少了576.3 kW.為此，在設(shè)計(jì)中采用了流線型的殼體,按照液體流出葉4)由于夏季循環(huán)水溫高,對(duì)循環(huán)水量的要求更為輪后的軸面流線,設(shè)計(jì)殼體的截面形狀,使殼體內(nèi)液體重要.改造后雙泵(高速)運(yùn)行工況的水量從33 690的流動(dòng)更加合理,有利于提高泵的水力效率.同時(shí),為m2/h提高到36 360 m2/h,增加了2 670 m'/h,對(duì)提高了獲取較寬的高效運(yùn)行區(qū)段,采用了較大的殼體通流機(jī)組的真空有很大貢獻(xiàn).面積將其中1臺(tái)泵電機(jī)改為雙速電機(jī),節(jié)電效果明顯，殼體采用-種不對(duì)稱通流截面,其通流截面由曲又提高了循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性,是很有必要的.率半徑為r2的上圓弧,曲率半徑為rI的下圓弧，曲率冬季單臺(tái)泵低速運(yùn)行時(shí)，每小時(shí)節(jié)電為:N=半徑為r1 的上過渡圓弧，曲率半徑為r2 的下過渡圓1.732x6 000x(192 - 146)X0.80= 382 kW,如果每弧及直線b1、b2包圍而成其特征尺寸為:r/b1=2.5年冬季單臺(tái)泵低速運(yùn)行 2個(gè)月即1 440 h,可節(jié)電~ 3.2;r2/b1=3.5~4.0;r/H=0.3~0.33;r2/H= 1 440> 382=55萬kW.h.全年共節(jié)電236 + 55= 2910.26 ~0.32.水泵殼體的螺線升角a與安放角b之比萬kW.h,按上網(wǎng)電價(jià)0.25元/kW.h計(jì)算,折合人民為0.4~0.6.幣72萬元4#機(jī)組循環(huán)水泵改造工程費(fèi)約105萬元4更換高效葉輪后的效 果分析及結(jié)論人民幣,運(yùn)行2年時(shí)間，即可全部收回.采用了更換高效葉輪和電機(jī)雙速改造的方案.5結(jié)束語1)4A泵在改造前雙泵運(yùn)行時(shí)的試驗(yàn)水泵效率為此次4#機(jī)組循環(huán)水泵的改造是成功的,徹底解決61.19% ,更換高效葉輪后，試驗(yàn)水泵效率為72.39% ,了該機(jī)組泵運(yùn)行效率低、電耗高等問題.采用高效泵改提高了11.20%.造后,使循環(huán)水泵運(yùn)行效率提高，運(yùn)行電流降低;同時(shí)2)4B泵改造前雙泵運(yùn)行時(shí)的試驗(yàn)水泵效率為對(duì)循環(huán)水泵采用雙速電機(jī),改造后電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)高、低58.68% ,改造后試驗(yàn)水泵效率為72.06%，提高了速運(yùn)行,增加了循環(huán)水泵運(yùn)行調(diào)節(jié)方式,滿足了機(jī)組在13.38%.電網(wǎng)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)3)改造前雙泵運(yùn)行工況的水量為33 690 m'/h,2組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,降低了廠用電率,降低了維修量,減臺(tái)泵電機(jī)的輸人功率之和為3 192 kW.改造后雙泵運(yùn)少了維修費(fèi)用,給華能上安電廠帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效行工況在4A泵和4B泵低速運(yùn)行時(shí),水量達(dá)到33 370益和社會(huì)效益.同時(shí),也為各使用同類型循環(huán)水泵的同m'h,2臺(tái)泵電機(jī)的輸人功率之和為2615.7 kW.在類機(jī)組的節(jié)能改造提供了可以借鑒的寶貴經(jīng)驗(yàn).Theory and application of energy - saving transformation ofcirculating pump in 4# unit of Huaneng Shang' an Power PlantZHANG Xiao - huil.2 ,ZHANG Da - dong'(1.COllege af Material Science and Enineing,henyang University of Technology ,Shenyang 10023,China;2.Edcatinal Afairs Division,Shenyang Istiute of Engnering,Shenyang 110136,China;3.Fuel Branch Company ,Jilin Electric Power Ltd. Co. ,Changchun 130021 ,China)Abstract: Makes the energy- seving transormation for circulating pump in 4# unit of Huaneng Shang' an PowerPlant,enlarges the export breadth of impellr , aplies larger breadth proportion between entrance and exit of imellervane,and ltte vane angle. In order to improve the water power eficiency of pump, casing applies streamline design,the circulation area is increased. Gets the prospective effect after tSormer pump, the effi-ciency of 4A pump and 4B pump increases respectively 11.20% ar中國煤化工576. 3kW ,tanstor.mation investment can be taken back after two year’s operation.TYHCNMHGKey words: circulating pump;high - eficiency impller;mixed flow pump;two - speed motor;various operation mode