科研與管理水利規(guī)劃與設(shè)計2009年第5期循環(huán)水泵的節(jié)能技術(shù)改造蔣雪芬巨化集團公司熱電廠浙江衢州324004)【摘要】循環(huán)水泵是發(fā)電廠用電量較大的輔機之一,對其進(jìn)行節(jié)能技術(shù)分析與改造,有著顯著的經(jīng)濟和社會效益。在此從水泵與管路的匹配、葉輪材質(zhì)、密封裝置以及葉輪水力流道等多方面分析了循環(huán)水泵節(jié)能改造的技術(shù)途徑,并通過實例進(jìn)行了驗證?！娟P(guān)鍵詞】循環(huán)水泵技術(shù)改造節(jié)能葉輪【中圖分類號】TH31【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B【文章編號】1672-2469(2009)05-0046-03大流量低揚程高比轉(zhuǎn)速的單級雙吸離心水泵在相結(jié)合的制造工藝生產(chǎn)葉輪,可有效提高水泵的運工業(yè)上廣泛應(yīng)用,特別是火力發(fā)電廠常選用此類泵行效率和葉輪的使用壽命。作為汽輪機排汽冷凝用的冷卻水泵,并稱之為循環(huán)1.3優(yōu)化密封裝置,減少容積損失水泵。循環(huán)水泵是發(fā)電廠用電量較大的輔機之一,對單級雙吸離心泵而言,容積損失主要為葉輪對其進(jìn)行節(jié)能技術(shù)分析與改造,有著顯著的經(jīng)濟和進(jìn)口處的密封環(huán)泄漏損失,顯然在兩側(cè)壓力差一定社會效益。時,增加間隙長度和減少間隙寬度能使泄漏量減少1循環(huán)水泵節(jié)能途徑的分析1.4優(yōu)化葉輪水力流道,減少流動損失流動損失發(fā)生在吸入室、葉輪流道、導(dǎo)葉和殼1.1使循環(huán)水管路水力阻力特性與循環(huán)水泵的揚體中。流體和各部分流道壁面摩擦?xí)a(chǎn)生摩擦損程相匹配失;流道斷面變化、轉(zhuǎn)彎等會使邊界層分離、產(chǎn)生每個火力發(fā)電廠因廠址地理環(huán)境的不同,循環(huán)二次流而引起擴散損失;由于工況改變,流量偏離水管路的布置也不盡相同,而在循環(huán)水泵的選用上設(shè)計流量時,入口流動角與葉片安裝角不一設(shè)計單位往往是根據(jù)發(fā)電容量的大小套用水泵廠現(xiàn)引起沖擊損失有水泵型號選取,因而許多電廠或多或少地存在著減少流動損失一般發(fā)電廠自身的技術(shù)力量難以管路阻力特性與水泵揚程不相匹配的現(xiàn)象,使水泵解決,可與研究單位和水泵制造單位合作,依據(jù)每在低效區(qū)運行。如果對水泵的實際運行揚程和流量個電廠循環(huán)水泵的實際運行參數(shù),運用計算機技術(shù)進(jìn)行實測,通過對水泵的葉輪作相應(yīng)的技術(shù)改造,采用二元設(shè)計,三元校核的方法設(shè)計出具有個性化改造后的水泵流量保持不變的前提條件下使揚程與的水泵水力模型,并經(jīng)高精度水泵試驗臺對水泵的管路阻力特性相匹配,水泵就可在高效區(qū)域運行,能量特性、空化特性、水壓脈動特性及飛逸特性等以降低循環(huán)水泵的電耗進(jìn)行驗證試驗和修整,同時改進(jìn)水泵材料和制造工1.2改進(jìn)葉輪材質(zhì)提高制造精度藝從而設(shè)計和制造出符合實際運行要求、具有個性水泵葉輪的圓盤摩擦損失約占軸功率的2%~化性能要求的高效循環(huán)水泵。10%,主要與葉輪的表面粗糙度成正比。而循環(huán)水泵的葉輪一般都采用鑄鐵或鑄鋼材料整體鑄造而2循環(huán)水泵節(jié)能改造成效的驗證成,葉輪過流表面較為粗糙,會產(chǎn)生較大的圓盤損失。同時高比轉(zhuǎn)速離心泵的葉片為扭葉片,整體鑄泵的中國煤化工耗用的電功率和水容易精確測量,但造葉輪會與設(shè)計值產(chǎn)生較大的偏差,此偏差又會使CNMHG水泵產(chǎn)生一定的流動損失。如果能用表面既光滑抗作者簡介:蔣雪芬(1957年一),女,總工程師,教授級高級汽蝕能力又強的不銹鋼材料采用鑄焊與機械精加工工程師·46科研與管理水利規(guī)劃與設(shè)計2009年第5期水泵流量的變化難以精確測量。因為目前只有超聲5800m23/h,電機輸入功率403.5kW,水泵效率為波流量計可對大管徑的流量進(jìn)行測量,但循環(huán)水管90%經(jīng)過一段時間的運行后,管道內(nèi)外壁都會有銹蝕和該研究院采用二元設(shè)計、三元校核的方法設(shè)計凹坑,此時超聲波流量計也難以準(zhǔn)確測量循環(huán)水葉輪,所得水力模型(WYS-26)在高精度水泵試驗量。如果循環(huán)水管系及運行方式未作任何改變,可臺上進(jìn)行包括能量特性、空化特性、水壓脈動特性及以通過測量循環(huán)水泵進(jìn)、出管道上相應(yīng)的靜壓值,飛逸特性等內(nèi)容的試驗,結(jié)合試驗結(jié)果對葉輪進(jìn)行由靜壓值的變化來判定技術(shù)改造前、后其流量的變驗證修整,而后設(shè)計出水泵葉輪機械制造圖。化值,從而確定技術(shù)改造的成效。(2)優(yōu)化葉輪用材、提高制造工藝,減少流動、圓盤及過流表面摩擦損失。3循環(huán)水泵節(jié)能技術(shù)改造實例為了提高葉輪的抗汽蝕能力,采用3.1技術(shù)改造措施0Cr13Ni4Mo的不銹鋼制造葉輪。同時為了提高扭巨化熱電廠有四臺型號為32SA-19A型單級葉片的制造精度,釆用了鑄焊結(jié)構(gòu),即葉輪的葉片和雙吸離心式循環(huán)水泵,其名牌標(biāo)示流量為500m。/前,后蓋板分別鑄造。葉片利用專用機床按給定的h,揚程為26m,轉(zhuǎn)速為730r/min,軸功率為三維坐標(biāo)精確加工到位,前、后蓋板過流表面利用機393.5kW,電機輸入功率為440kW,允許吸上真床精確加工到位,葉片按特定的工藝定位于后蓋板空度為3m,水泵效率為90%上進(jìn)行組焊,葉輪外形尺寸在完成正火加回火處理2007年該廠對這四臺泵的進(jìn)、出口靜壓值和后加工到位,葉輪出廠前進(jìn)行靜平衡試驗及探傷檢電機運行的實際輸入功率進(jìn)行了測試,其測試值如查。新葉輪葉片型線最大誤差不超過0.6mm,80%表1所列。的過流表面粗糙度達(dá)32μm,葉輪最大外緣上的不表1節(jié)能技術(shù)改造前循環(huán)水泵有關(guān)測量值平衡重量不大于20g。改造前單位“循環(huán)水種“循環(huán)水氣3循環(huán)水泵“循環(huán)水泵(3)提高裝配工藝,減小密封間隙以減少泄漏損水泵進(jìn)口壓力MP00260.03200310.035失水梨出口壓力NP0.1630.18160.195電機輸入功率kW47:351751.5盡可能找準(zhǔn)水泵與電動機的聯(lián)軸器中心,更換水泵進(jìn)出口密封環(huán),把密封單邊間隙由50絲左右減小至30絲靜壓差MPA0.13750.1580.15060.16左右,使泄漏損失顯著減少。測試時閫208342081420181201232節(jié)能改造效益2007年12月完成了4#循環(huán)水泵的改造,2008該廠循環(huán)水泵進(jìn)、出口處的管徑相差不多,出口年2月完成了2循環(huán)水泵的改造,2008年4月完流速應(yīng)與進(jìn)口流速接近,所以水泵的揚程與靜壓差成了1·、3°循環(huán)水泵的改造。通常情況下,巨化熱基本接近。水泵的實際運行揚程比名牌標(biāo)示低很電廠6、7汽輪發(fā)電機組冷凝器循環(huán)水在6、7、.8、9多。通過對實際運行參數(shù)測試值的分析發(fā)現(xiàn),巨化四個月份由三臺循環(huán)水泵供水,其余八個月由兩臺熱電廠循環(huán)水系統(tǒng)存在著水泵揚程與循環(huán)水管道阻循環(huán)水泵供水。表2給出了四臺泵完成改造后水泵力特性嚴(yán)重不匹配問題,雖然名牌標(biāo)示水泵效率達(dá)的實際運行參數(shù)實測值表3給出了6、7汽輪發(fā)90%,但實際水泵在低效區(qū)運行。電機組冷凝器2007年一至十月份的真空度和2008在水泵檢修時還發(fā)現(xiàn)水泵葉輪氣蝕較為嚴(yán)重,而年一至十月份的真空度統(tǒng)計值。水泵泵體較為完好?？紤]到生產(chǎn)可停用的時間、改造表2節(jié)能技術(shù)改造后循環(huán)水泵有關(guān)測量值的投資費用以及改造的節(jié)能經(jīng)濟性,該廠采用了對葉改造后單位循環(huán)水種“循環(huán)水”循環(huán)木和循環(huán)水泵輪和密封環(huán)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造的方案,使水泵揚程與水泵進(jìn)口壓力MP40.0240.0220.0260032管道阻力特性相匹配,水泵在高效區(qū)域運行。水泵出口壓力MP40.1570.1580.180.19電機輸入功率kw37.43843392.643939(1)與科研單位合作設(shè)計出與循環(huán)水管阻力特進(jìn)出口靜MPa0.1331540.158性匹配的高效葉輪改造山中國煤化工機電研究所合作依據(jù)實際測試數(shù)據(jù)把技術(shù)改造后鮑人功率減“CNMH人003:0022007年該廠與中國水利水電科學(xué)研究院水力口靜151.4118.86105水泵應(yīng)達(dá)到的參數(shù)定為:揚程23m,水泵流量為測試時間2008.61112008.6.172008.6.112008.1.4科研與管理水利規(guī)劃與設(shè)計2009年第5期表3循環(huán)水泵節(jié)能改造前、后6、7機統(tǒng),通過采用與管道阻力特性相匹配的高效葉輪和冷凝器真空度統(tǒng)計數(shù)值密封環(huán),優(yōu)化葉輪材料和制造工藝,提高裝配水平6輪7汽輪完成了循環(huán)水泵的節(jié)能技術(shù)改造。比較改造前后的207年1至10月冷器真它度統(tǒng)計伯%90.9990.93發(fā)電機組發(fā)電機組試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),該改造節(jié)能效果明顯,是一種不影響20年1至10月冷凝器真空度統(tǒng)計值%908965生產(chǎn)、投入低且效益高的節(jié)能改造方法。實踐證明改造后真空度提高值%-0.01102是行之有效的,對同類的技術(shù)改造有一定的指導(dǎo)意注:6·、7“機組是同類型機組,所以真空度改造后總體提高義0.355%從實測數(shù)據(jù)可知,技術(shù)改造后,循環(huán)水泵的流量參考文獻(xiàn)基本未變,汽輪發(fā)電機組的真空度稍有提高,循環(huán)水郭立君,何川,泵與風(fēng)機[M].北京:中國電力出版社,泵的電耗每年可節(jié)約約230萬kW·h電量。4結(jié)論2候文綱.工程流體力學(xué)泵與風(fēng)機[M].北京:水利電力對于循環(huán)水泵揚程與管道阻力特性不匹配的系3邵和春,汽輪機運行[M]北京:中國電力出版社,2005.(上接第34頁)過相關(guān)部門對風(fēng)險源進(jìn)行監(jiān)管。水議制度”構(gòu)建部門聯(lián)系配合、信息共享的溝通機制,源管理部門可以利用第一次污染源全國普查的機實現(xiàn)水質(zhì)信息、風(fēng)險源信息通報與會商制度,分析不會,收集相關(guān)部門的調(diào)查、監(jiān)控成果。風(fēng)險源調(diào)查評安全因索,給管理層決策提供技術(shù)支持價指標(biāo)的選擇,可以參考文獻(xiàn)[3]的水質(zhì)安全隱患因表1水源水質(zhì)安全隱患因子評價指標(biāo)體系子調(diào)查評價指標(biāo)體系,選擇適合的因素構(gòu)建(表1),日標(biāo)層準(zhǔn)則層指標(biāo)層建立風(fēng)險源數(shù)據(jù)庫,并進(jìn)行基于從環(huán)境風(fēng)險到環(huán)境大氣閎隱忠因子干早洪水污染事故的可能性的演變趨勢分析,以及演變的巖石圈隱子地震、水土流失泥石流滑坡般規(guī)律的環(huán)境污染事故風(fēng)險預(yù)測評估模式·,探生物多樣性、森林索水源地保護(hù)與周邊城鎮(zhèn)開發(fā)建設(shè)的關(guān)系,為水源生物面隱趣因概解,植物病蟲森林火災(zāi)保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。人類活動資源脅迫水資源開發(fā)強度水資源利用環(huán)境風(fēng)險因子具有動態(tài)演變性和空間差異性,環(huán)境污染隱患因子D、氨氮、化肥農(nóng)藥污染負(fù)荷隨著GIS、RS、GPS(3S)技術(shù)的崛起和模型技術(shù)的環(huán)境事故化學(xué)品危險事故、公路運輸事故發(fā)展,污染事故風(fēng)險預(yù)測評估有了新的契機。建立應(yīng)加強部門間的信息溝通,實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動,發(fā)揮基于風(fēng)險源辨識、監(jiān)控、評估、預(yù)警的GIS、RS、GPS監(jiān)控體系的協(xié)同作用,提高監(jiān)控體系的系統(tǒng)性和整數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),實行多部門聯(lián)系配合信息共享的體性,這是當(dāng)前搞好水源安全監(jiān)控工作的迫切內(nèi)容風(fēng)險源監(jiān)管體系,為污染事故水質(zhì)監(jiān)測、善后處理提參考文獻(xiàn)供參考,為水源水污染事故預(yù)防控制提供依據(jù),對水源水質(zhì)安全具有重要的意義1鄭丙輝,付青,劉琰,中國城市飲用水源地環(huán)境問題與對策[J.環(huán)境保護(hù),2007,(10):59-613建議2沈立重大工業(yè)隱患的地域監(jiān)控體系研究[J.中國安全科學(xué)學(xué)報,2001,11:1-5.水利、環(huán)保、安監(jiān)、建設(shè)、衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)等多部門均3王耕,王利,吳偉.基于GS的遼河干流飲用水源地生態(tài)對水源地有相應(yīng)的管理職能,管理職能分散,工作缺安全演變趨勢[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2007,(18):2548乏協(xié)調(diào)。,無法形成合力。對水源地風(fēng)險源監(jiān)管2553.質(zhì)的監(jiān)測,介入的部門較多,還未形成政府統(tǒng)一行為,曾維華,程聲通。環(huán)境污染事故風(fēng)險預(yù)測評估模式研究水源管理部門內(nèi)部尚未建立專門的水污染管理機構(gòu)[].防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報,2004,(24):329-3345 Bo目前主要依靠水利局與環(huán)保局,應(yīng)急反應(yīng)大大滯后中國煤化工 satety policy developof Hazardous Mate-時常貽誤最佳治理時機。改變各部門“誰都管,又誰CNMHG都不管”的局面,應(yīng)建立專門的飲用水水源地環(huán)境保6彭祺,胡春華,鄭金秀,等,突發(fā)性水污染事故應(yīng)急系統(tǒng)護(hù)管理機構(gòu)凵。建立“飲用水源地保護(hù)與管理聯(lián)席會的建立[J.環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2006,29(11):58-61