電動給水泵節(jié)能優(yōu)化增容改造及應用

王海燕

(蒲州發(fā)電分公司 發(fā)電部,山西 永濟 044500)

電動給水泵節(jié)能優(yōu)化增容改造及應用

王海燕

(蒲州發(fā)電分公司 發(fā)電部,山西 永濟 044500)

山西漳澤電力股份有限公司蒲州發(fā)電分公司兩臺亞臨界300MW空冷機組各配備三臺上海電力修造廠生產(chǎn)的50%容量DG600-240V型鍋爐主給水泵及FA1D56A型前置泵,正常情況下2臺給水泵運行,1臺備用。該機組經(jīng)常處于低負荷調(diào)峰狀況下運行,泵組運行效率不高。該公司對#2機2C主電動給水泵節(jié)能優(yōu)化增容改造,針對各部分提出改造措施:確定增容改造后的最佳設計參數(shù)、主泵實施增容提效改造、葉輪各部分進行優(yōu)化、提高給水泵檢修維護工藝、管路系統(tǒng)運行優(yōu)化等。

電動給水泵;節(jié)能;增容改造

蒲州發(fā)電分公司兩臺亞臨界300MW空冷機組各配備三臺上海電力修造廠生產(chǎn)的50%容量DG600-240V型鍋爐主給水泵及FA1D56A型前置泵,正常情況下2臺給水泵運行,1臺備用。

1 目前存在的問題及解決思路

1.1 存在問題

由于機組經(jīng)常處于低負荷調(diào)峰狀況下運行,使之泵組的運行效率不高,給水泵耗電明顯增大,為節(jié)能減排,挖掘潛力,節(jié)約用電,該公司利用檢修機會,對#2機2C主給水泵進行節(jié)能優(yōu)化增容改造,在改造之前,對給水泵組進行全面節(jié)能優(yōu)化診斷測試,經(jīng)診斷測試數(shù)據(jù)可繪制成圖1,從中可見:

(1)給水泵的效率為69.576～77.221%,與設計效率(82.01%)相差很大,節(jié)能潛力很大,如每臺泵組效率提高1%,每小時可節(jié)電100kWh左右。

(2)電動機的裕量較大,單泵最大負荷工況(210.04MW)下,電機仍有340kW的裕量,這為主泵增容改造創(chuàng)造了條件。

(3)從偶合器勺管開度與轉(zhuǎn)速的關系曲線可見,線性較好,勺管最大開度只有68.72%,裕量大,這有利于提高泵的轉(zhuǎn)速和偶合器的效率,也有利于低負荷單泵運行,而且隨轉(zhuǎn)速增高,線性更好。

(4)從單泵最大負荷測試結果分析來看,開展運行方式優(yōu)化,即低負荷時盡量采用單泵運行,節(jié)能潛力極大,每小時至少可節(jié)電1 200kWh以上,因此在保證安全運行的前提下,應先開展這方面的試驗工作。

(5)從給水泵出口至鍋爐的整個水—汽管路系統(tǒng)壓降變化趨勢來看,因調(diào)整門全部開啟壓降不大,只有0.02～0.09MPa的節(jié)流,節(jié)能潛力不大,調(diào)整門不必取消。

1.2 解決思路

綜上所述,給水泵及其系統(tǒng)節(jié)能方面存在主要問題的解決思路:

(1)先開展運行方式優(yōu)化改進,因近年來機組負荷不高,對主泵進行增容提效的通流部分改造,做到在低負荷時(210～220MW以下),采用單泵運行,節(jié)電效益極大;

(2)給水泵效率低,節(jié)能潛力大,主泵應進行提高效率的通流部分改造;

(3)加強汽水系統(tǒng)的泄漏治理,特別是內(nèi)漏治理。

2 主要改進技術方案及措施

2.1 確定增容改造后的最佳設計參數(shù)

根據(jù)改前單泵最大負荷試驗的數(shù)據(jù)和優(yōu)化計算,確定改后最佳設計參數(shù):

2.2 主泵實施增容提效改造

先對2C主泵葉輪、導葉進行通流部分改造,采用魚頭形葉型等措施提高泵的效率,根據(jù)模型試驗與優(yōu)化設計計算以及工藝的可能,增大通流面積,使主泵出力盡量增加,以適應低負荷時單泵運行的需要。

根據(jù)實踐經(jīng)驗與高效泵的設計原理[1,2],水泵效率的高低主要取決于葉輪出口流動與導葉入口流動的匹配和葉輪入口流動的好壞,因此該泵通流部分改造的核心是利用原葉輪導葉增大通流面積和優(yōu)化改變?nèi)~輪導葉葉片進出口局部關鍵型線,達到增容提效的目的,具體技術措施如下:

2.2.1 葉輪

2.2.1.1 葉輪軸面流道型線優(yōu)化

采用精細的磨削加工方法將葉輪出口擴寬,并延伸到入口圓弧段,消除原流道外大內(nèi)小出口段擴散度過大的缺陷;同時消除葉輪頸部直徑,輪轂直徑和前后蓋板內(nèi)流面及其過渡區(qū)的凹凸不平和瓢偏,減小后蓋板側(cè)輪轂外徑,增大葉輪進口通流面積。

2.2.1.2 葉片進出口葉型優(yōu)化

葉片入口端頭采用薄魚頭形葉型,增大葉片入口角和開口數(shù),同時消除葉片進口節(jié)距誤差,使入口流動均勻?qū)ΨQ,進一步提高汽蝕性能和葉輪效率;采用焊補磨削方法,增大葉片出口角,減少葉片出口端厚度,消除葉片出口節(jié)距誤差,從而使葉片出口流動均勻?qū)ΨQ。

2.2.1.3 葉輪整體流道優(yōu)化

提高葉輪流道光潔度、平整度,使所有的流道,包括相臨部件的過渡區(qū)都達到圓順平滑,通流面積變化平緩,符合高效泵的規(guī)律[1,2]。

2.2.2 導葉

2.2.2.1 導葉入口葉型優(yōu)化

擴大導葉喉口面積,把葉片頭部修薄呈魚頭形,入口兩側(cè)修磨呈喇叭口,減少導葉入口流阻,使葉輪出口流速與導葉入口流速達到最佳匹配,從而達到提高泵效和出力,使高效區(qū)向大流量轉(zhuǎn)移的目的。

2.2.2.2 正導葉出口葉型優(yōu)化

磨削擴大擴散管,并將翻水區(qū)修磨圓順平滑,減少翻水流阻。

2.2.2.3 反導葉葉型優(yōu)化

對反導葉進出口端頭修薄修圓,并使反導葉出口到下一級葉輪進口流道形成一個收縮形,進一步提高葉輪入口流速的均勻性和減少流阻,改善葉輪進口流動。

2.3 提高給水泵檢修維護工藝[2,3]

2.3.1 嚴格按廠家工藝組裝,找中心,提高檢修裝配工藝,保證流道對中和合理較小的密封間隙;

2.3.2 葉輪進行靜平衡試驗和探傷檢查,按高標準進行軸找彎(允差≤0.02mm),轉(zhuǎn)子找晃度(允差≤0.05mm),并進行5 400rpm高速動平衡試驗,達到減少和消除原高速時的噪音。

2.4 管路系統(tǒng)運行優(yōu)化[2]

盡量減少給水管道系統(tǒng)的阻力,在不影響安全的前提下,應全開給水系統(tǒng)的閥門;同時消除給水管道系統(tǒng)的內(nèi)外泄漏。

3 改造后測試結果

2C泵改后于2009年8月7日,一次啟動成功,運行平穩(wěn)振動小,各種運行工況下,各瓦振動均≤20μm,帶負荷能力明顯增加,與未改的2A泵并聯(lián)運行時,轉(zhuǎn)速低了70～180rpm,而且電流相差不大,這說明2C泵改后效率高,出力大,為了準確求得改后性能與節(jié)能效果,于2009年8月25日至26日進行了改后性能測試,測試數(shù)據(jù)及結果見圖1。根據(jù)改后2A與2C雙泵運行試驗工況Ⅰ(300.9MW 負荷)、Ⅱ(259MW 負荷)、Ⅲ(210.6MW負荷)時2A相應的流量可計算出雙泵輸出功率[2],再加上相應的電功率以及相關數(shù)據(jù),可繪制圖2。

4 結論及建議

4.1 在國內(nèi)的首次對引進產(chǎn)品DG600-240V型2C電動主給水泵進行了節(jié)能優(yōu)化增容提效改進,利用原部件將泵改大,并實施通流部分改造,改后出力大大提高,從圖1可見,在同樣揚程下流量提高了120～145t/h,相對出力提高了20～25%,增容效果大大超過了預期目標;

4.2 2C主泵改后效率提高了2.5～10%,最高運行效率由改前的77.221%提高到了82.776%(見圖1),居國內(nèi)先進水平[1]。由于效率明顯提高,不但彌補了泵改大后偶合器效率下降(約1.8%左右)多耗電外,而且各種運行工況都有明顯的節(jié)電效果(見圖2)。此外,從圖2可見,泵組高負荷工況下節(jié)電多,低負荷工況下節(jié)電少的趨勢,這是由于2C主泵改后高負荷工況下效率提高多的緣故(見圖1);

4.3 改后主泵的安全穩(wěn)定性進一步提高,振動與噪音都明顯下降,各種運行工況下軸瓦振動均 ≤20μm;

4.4 經(jīng)濟效益計算。根據(jù)圖3低負荷2C單泵運行范圍內(nèi)比改前雙泵運行平均每小時可節(jié)電1 300kWh。為保守起見,按平均每小時節(jié)電1 200kWh,年運行1 500小時,則年節(jié)電180萬kWh。

在雙泵運行范圍內(nèi),由于2C主泵效率明顯提高,負荷高節(jié)電大,負荷小節(jié)電小(見圖2),因大流量工況下泵效率提高多(見圖1),每小時可節(jié)電180～110kWh,按平均每小時節(jié)電140kWh,年運行5 000小時計算,則年節(jié)電70萬kWh。

圖1#2C主給水泵改進前后性能測試曲線(換算成5327轉(zhuǎn)/min)

圖2#2機主給水泵液力偶合器勺管開度與轉(zhuǎn)速關系實測曲線

圖3#2C主泵改進前后電功率變化測試比較曲線

以上兩項合計年節(jié)電250萬kWh,按0.32元/kWh計算,則年效益80萬元,投資回收期僅為3.2個月。

由此可見,這是一項投資少節(jié)電效果非常明顯的節(jié)能項目,值得推廣。

根據(jù)改后單泵最大負荷試驗,可以看出機組負荷為220.8MW時,電機已接近額定負荷,(試驗時軸功率——電機輸出功率為 5 481kW),電流為623.6A,繞組溫度為128.6℃,出口風溫為85.6℃,給水泵總流量為768.27t/h,泵流量為692.14t/h,主泵轉(zhuǎn)速只有5 159.2 rpm,可見單泵帶最大負荷能力受到電機容量及其安全性的制約,為此,建議在保證安全可靠性的前提下,單泵帶負荷控制給水泵總流量在730～750t/h及以下,同時重點以下事項:密切控制下列參數(shù):電機繞組溫度 ≤130℃,出口風溫 ≤85℃,電流 ≤623A;因為此次改后試驗只做了夏天氣溫狀態(tài)下的單泵最大負荷試驗,還需根據(jù)其它不同季節(jié)氣溫狀態(tài),再進行試驗,科學合理地確定其他季節(jié)單泵帶負荷能力,從而既保證安全又達到最佳節(jié)能效果。

4.5 建議盡量減少給水管道系統(tǒng)阻力,在不影響安全的前提下,應全開給水系統(tǒng)閥門,并消除給水管道系統(tǒng)的內(nèi)外泄漏,特別是內(nèi)漏。

[1]楊詩成,王喜魁.泵與風機[M].北京:中國電力出版社,2007.

[2]王寒棟.泵與風機[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006.

[3]孫玉民.火力發(fā)電廠常用的泵[M].北京:中國電力出版社,1997.

[責任編輯:王 琨]

Energy Saving Optimization and Capacity-Increasing Reform of Electric Water-Supply Pump and Application

WANG H ai-yan
(Puzhou Power Branch Company of Shanxi Provice,Yongji,044500,China)

Two setsof precritical 300MW air-cold machines in Puzhou branch subordinate to Shanxi Zhangze Electricity Force,are equipped with 50%capacity of DG600-240V main water-supply pump of the boiler and FA1D56A leading pump produced in Shanghai building and repair plant.Two sets of feed water pumps are operated and one is spared in normal situation.The machines are often operated in low load and operational efficiency is low.So 2C main water-supply pump of the second machine isincreased and transferred.Meanwhile some measures are proposed:fixing the best design parameter after increased and transferred、optimizing each part of impeller、improving the inspection and maintenance、optimizing the pipeline system operation and so on.

electric water-supply pump;energy saving;capacity-increasing and transformation

TK223.5+2

A

1671-5977(2010)03-0136-04

2010-07-17

王海燕(1979-),女,山西永濟人,山西漳澤電力股份有限公司蒲州發(fā)電分公司發(fā)電部助理工程師。