双速循环水泵节能运行分析

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)河北省电力研究院 作者:张营

  本文从理论角度分析了实施双速改造后的循环水泵在并联运行时的工作原理,结合双速循环水泵在单、并联运行工况下的性能试验,对多种运行方式进行了经济性比较。提出了提高循环水泵运行效率的措施,为科学合理指导循环水泵节能运行提供了依据。

  火力发电厂中,循环水泵是耗电量较大的辅机之一。电厂的单元制循环水系统,每台机组一般配2台循环水泵,在运行中常常是一台泵单独运行或2台泵并联运行。由于机组经常处于变负荷运行状态,且受季节的影响,当循环水泵只单台运行时,循环水流量可能不足,造成凝汽器真空低;当循环水泵双泵并联运行时,又嫌水量过大,造成厂用电浪费。因而对循环水泵实施双速改造并选择合理的运行方式有很大的节能潜力。

  河北南网某电厂2台机组为亚临界、一次中间再热、单轴四缸四排汽660MW纯凝式汽轮机。每台机组配有3台1800HTCX型斜流式循环水泵,2台运行,一台备用。电厂在2008年底对循环水泵实施了改造,改变电动机极数,使电动机可以在2个转速下运行。本文首先对改造后的双速循环水泵并联运行的工作原理进行了分析,其次结合对双速循环水泵的单、并联运行工况下的泵效率试验,并对多种运行方式进行了经济性比较,提出了提高循环水泵运行效率的措施,为科学合理指导循环水泵节能运行提供了依据。

1、循环水泵工作原理

  大型电厂的循环水泵一般采用两种运行方式:单泵运行或双泵并联运行。经过双速改造的循环水泵的并联运行方式一般为双泵低速并联运行、双泵高速低速并联运行和双泵高速并联运行。

1.1、单台泵工作原理

  将管路性能曲线和泵本身的性能曲线用同样比列尺画在同一张图上,两条曲线的交点即为泵的运行工况点,亦称工作点。如图1所示,其中I是泵本身的性能曲线,Ⅲ是管路性能曲线,M点即为泵稳定运行的工况点。

单台泵运行相同性能泵并联运行

图1 单台泵运行  图2 相同性能泵并联运行

1.2、相同性能泵并联工作原理

  图2为相同性能泵并联运行时的性能曲线。图中I, Ⅱ为两台同性能的泵的性能曲线,Ⅲ为管路特性曲线,将单台泵的性能曲线的流量在扬程相等的条件下迭加,可以得到并联工作时的性能曲线I+Ⅱ。图2中,管路曲线与泵的并联性能曲线的交叉点M,即为并联工作时的工作点。并联时单个泵的工况,由M点作横坐标的平行线与单泵的特性曲线交于C点,即为每台泵在并联时的工况点,同时可知并联时每台泵的流量为Q 。由图2可知并联工作的特点:2台泵并联工作时扬程和并联时的单台泵的工作扬程相等,总流量为并联的每台泵输送流量之和。并联前每台泵的参数跟并联后每台泵的参数比较可知:并联时每台泵的工作流量小于单独泵工作流量,而单独泵工作流量又小于双泵并联工作流量,即Qc<Q <Q 。泵并联工作扬程与并联工作时每台泵工作扬程相等且大于单独泵运行时的扬程。

1.3、不同性能泵并联工作原理

  图3为不同性能泵并联运行时的性能曲线。图中I, Ⅱ为2台不同性能的泵的性能曲线,Ⅲ为管路特性曲线,并联工作时的性能曲线为I+Ⅱ。由图3可知:并联前每台泵的工况点分别为B 、B两点,流量为QB1、QB2。与并联后泵的工况点比较可知2台泵并联后的流量QM小于并联前每台泵的流量QB1、QB2之和。2台泵并联后的扬程大于并联前每台泵的扬程。2台不同性能的泵并联时的流量等于并联后每台泵的流量Qc1、Qc2之和,而并联时的总流量小于并联前每台泵单独工作时的流量之和,其减少的程度随泵并联台数的增加、管路特性曲线的陡缓程度而增大。

不同性能泵并联运行循环水泵性能试验数据及计算结果

图3 不同性能泵并联运行  表1 循环水泵性能试验数据及计算结果

2、循环水泵运行试验研究

  双速改造后的循环水泵性能试验参照《离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵试验方法(GB3216-89)》进行。

  试验工况分别选择为:单泵高速运行、单泵低速运行、双泵低速并联运行、一泵高速和一泵低速并联运行4个工况。循环水泵进出水及凝汽器进出水阀门均全开,更改双速电动机的接线方式以改变循环水泵的转速。每个工况的试验均持续3min,试验期间循环水泵运行平稳。根据试验数据、设计数据和试验标准中的相关公式对循环水泵的性能进行了计算,试验及计算结果汇总于表1。

  试验时水泵出口流量在凝汽器人口处测量,出口就地压力表更换为精密压力表。对于双泵并联运行工况,计算时是以两泵作为一个整体来进行的,出口压力取平均值,电机功率取两泵之和,流量取两泵之和。

3、循环水泵的节能运行分析

  双速改造后的循环水泵的试验及计算结果如表1所示:单泵低速运行时循环水流量为28500 ma/h,泵扬程为17.89 m,泵的效率为86.27%;单泵高速运行时循环水流量为34200ma/h,泵扬程为20.12m,泵的效率为82.29%;双泵低速并联运行时循环水流量为47500 I矗 泵扬程为22.77lrn,泵的效率为85.62%;双泵高低速并联运行时循环水流量为53000m3/h,泵扬程为24.22 m,泵的效率为84.95%。

  双泵低速并联运行时,循环水流量远远大于单泵低速运行时的循环水流量,但并联时的循环水流量分摊到每台泵的流量,却小于单泵低速运行时的流量;双泵并联时的循环水泵扬程,较单泵低速运行时的扬程有较大提高。双泵高低速并联运行时,循环水流量小于并联前两泵单独运行时的流量之和,但并联时的循环水泵扬程比并联前两泵单独运行时的扬程都大。试验结果与前面分析的相同性能泵并与不同性能泵并联的理论工作原理是相符的。

  由试验结果还可知,虽然单泵低速运行时的流量比单泵高速运行时的流量稍小,但泵效率却较高,且单泵低速运行时的发电机功率远小于单泵高速运行时的发电机功率。因而在冬季选择单泵运行方式时应尽量选择单泵低速运行。同理,在夏季选择双泵并联运行时,也应尽量选择泵效率较高、发电机功率较低的双泵低速并联运行方式。

4、结论

  本文首先对改造后的双速循环水泵并联运行的工作原理进行了分析,分析了循环水泵在单泵运行、双泵并联运行时的工作原理。实施双速改造后的循环水泵可以有单泵低速运行、单泵高速运行、双泵低速并联运行、双泵高低速并联运行和双泵高速并联运行5种运行方式,全年可根据循环水温、机组负荷灵活进行选择。

  其次本文结合对双速循环水泵的单并联运行工况下的泵性能试验,对多种运行方式进行了经济性比较,提出了提高循环水泵运行效率的措施,为科学合理指导循环水泵节能运行提供了依据。

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