电站用泵的选择 第2部分(1)

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)Willem van der Westhuizen 作者:Eskom电力公用事业公司

  南非公共电力公司Eskom正投入大量资金兴建2座超临界火电站,分别为Medupi和Kusile。两座电站的发电能力分别为794 MW 和 798 MW,共安装有6个机组。目前正处于电站的设计和建造阶段。

  如在之前的文章中《电站用泵的选择:第1部分》所讨论的,电站附属设备中耗能最高的是冷凝水泵和锅炉给水泵,因此为这些类型的泵正确选择并合理配置驱动方案至关重要。

   紧接着第1部分中所讨论的冷凝水泵,第二篇文章的将围绕两个新电站中的锅炉给水泵展开。

  有两种配置方案可供参考,最后的选择要保证工厂内的设备具有高使用率。此外,还有4种不同的变频驱动方案可供选择,文章就每种方案的具体内容进行了讨论。锅炉给水泵最佳驱动方案的选择最终将基于以下三点来决定:三种不同运行模式的经济评估、初期投资以及电站整个预期运行周期内泵组的能耗。

新建的苏尔寿锅炉给水泵泵组

图1. 新建的苏尔寿锅炉给水泵泵组

锅炉给水泵的配置

  有两种锅炉给水泵(BFP)配置方案被加以考虑。第一种方案是,采用一台全开,蒸汽透平驱动的BFP,另两台电力驱动的BFP以半负荷形式备用,这两台泵配置有齿轮变速液力驱动联轴器(这是EsKom对湿冷冷凝器电站所采用的标准配置模式)。第二种方案包括3台半负荷,电力变频驱动的BFP,两台并联运行,另一台半负荷备用(为Eskom对空冷电站所采用的标准配置)。

  如文章第1部分所讨论的冷凝水泵,在比较BFP的配置时也要考虑以下因素:

   初期投资成本

  ◆ 管路和仪表,包括阀门

  ◆ 电缆和系统

  ◆ 占地面积

  ◆ 冗余设备

  ◆ 零部件储备

  ◆ 在空冷电站安装全负荷蒸汽透平驱动的BFP时,BFP透平排放对循环效率的影响

  通过对上述所列各因素进行经济评估,对于这两座预期使用周期为50年的电站,3台半负荷电力变频驱动的BFP是最合理的配置方案。

BFP的变频驱动

  这3台半负荷运行的电力变频驱动的BFP将包括:

  ◆ 一台增压泵

   一台主泵

  ◆ 一台位于主泵和增压泵之间的变速驱动装置(VSD)

  BFP和驱动器的选型将满足电站的设计点(对BFP来说,是高压透平旁路工作点)。

泵的变速驱动选择

  共有4种变速驱动供选择,分别为:

  ◆ 配备减速齿轮箱的高速变频驱动电机

  ◆ 配备增速齿轮箱的低速变频驱动电机

  ◆ Voith Vorecon变速行星齿轮液力联轴驱动

  ◆ Voith变速液力联轴驱动

BFP驱动方案1

  这种方案是将高速变频驱动电机直接和主泵相联。一台减速齿轮箱将高速电机转轴的另一端和增压泵相联(如图2所示)。这种驱动方案的BFP泵组(泵、电机和齿轮箱的组合)效率最高可达81.2%,相应耗电最低。在透平最大持续功率(MCR)下,一台BFP泵组的耗电为12.14 MW。该方案的另一个优势是,在部分负荷工况下运行,泵组同样能以极高的效率和极低的耗电运转。

   但其最大的不足是VSD和变频电机的初始采购成本比较高。Eskom在其Matimba、Kendal和Majuba电站已积累了BFP配置和驱动方案选择经验。这项技术可使整个BFP泵组达到高可用性和可靠性。

配备减速齿轮箱的高速电力变频驱动电机配备增速齿轮箱的低速电力变频驱动电机

图2. 配备减速齿轮箱的高速电力变频驱动电机 图3. 配备增速齿轮箱的低速电力变频驱动电机

驱动方案2

  该驱动方案采用低速变频驱动电机直接与增压泵相联。一台增速齿轮箱将低速电机转轴的另一端与主泵相联(如图3所示)。

  使用此驱动方案的BFP泵组(泵、电机和齿轮箱的组合)同样可达到79.9%的高效率值。在透平最大持续功率(MCR)下,一台BFP泵组的耗电为12.34 MW。由于增速齿轮箱在驱动主泵时损失11.2 MW,泵效较方案1低。泵组仍具有在部分负荷工况下,可以高效、低能耗运转的优势。

Voith Vorecon(型号RW)剖面图

图4. Voith Vorecon(型号RW)剖面图

  采用低速变频驱动电机的初期成本比采用高速变频驱动电机的方案1低,因此方案2较方案1具有成本上的优势,不过和将要讨论的方案3和方案4相比,其成本仍然比较高。

  Eskom电站对于这种驱动方案没有使用经验,因此在认真考虑之前,公司需要得到参考电厂和驱动方案的详细技术信息。

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