火電廠給水泵運(yùn)行性能分析方法研究

陳 俊

(山西太鋼不銹鋼股份有限公司能源動(dòng)力總廠，山西 太原 030009)

火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)給水泵向鍋爐連續(xù)供給具有一定壓力和溫度的給水，其運(yùn)行的質(zhì)量直接關(guān)系到火電廠的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[1-3]。隨著給水泵服役時(shí)間的延長(zhǎng)，其運(yùn)行情況及相應(yīng)的運(yùn)行性能將會(huì)發(fā)生變化，運(yùn)行人員很難及時(shí)準(zhǔn)確去把握和判斷給水泵的這種性能變化，嚴(yán)重影響了給水泵的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為此，本文基于對(duì)運(yùn)行當(dāng)中給水泵在不同時(shí)間、相同運(yùn)行工況性能趨勢(shì)的分析研究，給出了一種判斷給水泵運(yùn)行性能的診斷分析方法，為提高給水泵的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性及火電廠的節(jié)能提供了一種新的思路，值得同行參考和借鑒。

1 給水泵的運(yùn)行性能及其分析

由于給水泵是靠轉(zhuǎn)速來(lái)維持其流量和出口壓力的[4]，因此分析給水泵的性能就必須找出泵的轉(zhuǎn)速與流量、轉(zhuǎn)速與出口壓力的對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系。利用這種函數(shù)關(guān)系，對(duì)比分析泵在相同工況下兩個(gè)不同時(shí)間段的性能變化，從而準(zhǔn)確去判斷給水泵當(dāng)前的運(yùn)行性能。

眾所周知，給水泵出口壓力、流量能夠反映給水泵運(yùn)行性能的主要技術(shù)參數(shù)[5]，如果把以上性能技術(shù)參數(shù)表示成轉(zhuǎn)速的函數(shù)時(shí)，可記為

式中:y為性能參數(shù)值(代表給水泵出口壓力、入口流量);x為轉(zhuǎn)速，r/min。

當(dāng)給水泵在性能較佳或良好運(yùn)行時(shí)，此時(shí)其性能函數(shù)可表示為

式中:y1為給水泵性能較佳時(shí)的性能參數(shù)值;x1為給水泵在性能較佳時(shí)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，r/min;f1為給水泵性能較佳時(shí)所對(duì)應(yīng)函數(shù)表達(dá)式。

當(dāng)給水泵偏離正常性能運(yùn)行時(shí)，其性能函數(shù)可表示為

式中:y2為給水泵在運(yùn)行性能不正常時(shí)的性能參數(shù)值;x2為給水泵運(yùn)行性能不正常時(shí)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，r/min;f2為給水泵運(yùn)行性能不正常時(shí)所對(duì)應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式。

把給水泵在不同時(shí)間段、同一性能參數(shù)的函數(shù)曲線表示在同一坐標(biāo)軸圖形里，如圖1所示。

圖1 給水泵性能分析曲線

由圖1可以看出，在同一轉(zhuǎn)速不同運(yùn)行情況下的性能差值為

式中△y為在同一轉(zhuǎn)速下的性能差值。

由此可知，由給水泵的性能參數(shù)函數(shù)可以對(duì)前后不同時(shí)間段給水泵運(yùn)行狀況及運(yùn)行性能進(jìn)行比較;對(duì)比給水泵在運(yùn)行正?；蜉^佳時(shí)的性能參數(shù)曲線，可對(duì)其性能作出定量的分析;通過(guò)前后給水泵的性能差值△y就可以準(zhǔn)確的判斷分析出當(dāng)前給水泵運(yùn)行性能的變化情況，從而分析和診斷當(dāng)前給水泵運(yùn)行故障，采取相應(yīng)的解決措施，以提高給水泵的工作效能及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

2 給水泵性能診斷分析實(shí)例

某電廠300 MW機(jī)組1號(hào)給水泵自投產(chǎn)以來(lái)，為了檢驗(yàn)該給水泵的運(yùn)行性能是否發(fā)生變化，采集了其試車(chē)正常運(yùn)行數(shù)據(jù)和另一時(shí)間段的運(yùn)行數(shù)據(jù)(不正常數(shù)據(jù))進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 1號(hào)給水泵試車(chē)正常和不正常情況的運(yùn)行數(shù)據(jù)

根據(jù)表1中給出的兩組數(shù)據(jù)繪制成以泵的轉(zhuǎn)速為自變量、泵的流量和出口壓力為函數(shù)的相關(guān)性能參數(shù)曲線，其試車(chē)正常性能曲線如圖2所示。不正常運(yùn)行性能曲線如圖3所示。

由圖2可知，1號(hào)給水泵在試車(chē)運(yùn)行正常情況下，其出口壓力和轉(zhuǎn)速符合以下函數(shù)關(guān)系式，即

式中P1為試車(chē)正常運(yùn)行時(shí)的出口壓力，MPa。

1號(hào)給水泵入口流量和轉(zhuǎn)速的函數(shù)關(guān)系式為

式中D1為試車(chē)正常運(yùn)行時(shí)的入口流量，t/h。

由圖3可知，1號(hào)給水泵在運(yùn)行不正常情況下相應(yīng)其出口壓力和入口流量和給水泵轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)表達(dá)式，可分別記為

式中:P2為不正常運(yùn)行時(shí)的出口壓力，MPa;D2為不正常運(yùn)行時(shí)的入口流量，t/h。

通過(guò)1號(hào)給水泵不同運(yùn)行情況下給水泵入口流量和出口壓力與轉(zhuǎn)速的關(guān)系表達(dá)式，可以繪制出1號(hào)給水泵在試車(chē)正常運(yùn)行情況和不正常運(yùn)行情況下其性能曲線的對(duì)比曲線圖，把試車(chē)正常運(yùn)行曲線作為性能目標(biāo)曲線，通過(guò)該曲線圖就可以直觀地看出給水泵在試車(chē)正常運(yùn)行情況和不正常運(yùn)行情況下的性能差值，從而對(duì)當(dāng)前1號(hào)給水泵運(yùn)行性能作出準(zhǔn)確合理的評(píng)價(jià)和判斷，其對(duì)比曲線如圖4所示。

圖4 1號(hào)給水泵試車(chē)與不正常比較曲線

從圖4可以明顯的看出，該電廠1號(hào)給水泵在不正常運(yùn)行情況下其出口壓力和流量都比其在試車(chē)正常運(yùn)行情況下時(shí)要低，其性能明顯下降。特別是在給水泵的低轉(zhuǎn)速區(qū)，兩種情況下給水泵出口壓力差值已達(dá)到0.50～0.76 MPa，而1號(hào)給水泵的入口流量隨著轉(zhuǎn)速的增大，兩種情況下的差值不斷地增大，尤其轉(zhuǎn)速在達(dá)到4 800～5 400 r/min時(shí)，給水泵的流量下降更大，其下降值已達(dá)到20～78 t/h。由此可見(jiàn)，該廠1號(hào)機(jī)組1號(hào)給水泵自投產(chǎn)以來(lái)，性能已經(jīng)下降，特別是泵的流量在高轉(zhuǎn)速時(shí)下降更大。

3 給水泵性能下降原因分析

針對(duì)1號(hào)給水泵出力下降的問(wèn)題，該廠檢修人員給予了及時(shí)分析和處理。經(jīng)查找分析，發(fā)現(xiàn)在運(yùn)行時(shí)，給水泵電動(dòng)再循環(huán)門(mén)長(zhǎng)期關(guān)不嚴(yán)，而且存在死點(diǎn);在290 MW負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，其出口壓力為19.23 MPa，給水泵電流為490 A;對(duì)給水泵再循環(huán)門(mén)閥進(jìn)行更換并關(guān)緊時(shí)，給水泵壓力升至19.55 MPa，給水泵電流降至478 A，此時(shí)機(jī)組可以帶負(fù)荷到296 MW，由此得出再循環(huán)門(mén)關(guān)不嚴(yán)導(dǎo)致了給水泵的性能和出力下降。在單純的更換再循環(huán)閥時(shí)，給水泵在同樣的轉(zhuǎn)速下，其電流擺動(dòng)下降，出口壓力雖然有所回升，但比試車(chē)正常時(shí)的出口壓力還低，故再循環(huán)閥過(guò)水只是給水泵性能下降的一方面原因。經(jīng)過(guò)對(duì)1號(hào)給水泵隔離檢修，發(fā)現(xiàn)給水泵入口濾網(wǎng)內(nèi)有大量的鐵銹及雜物，清理結(jié)束后投運(yùn)正常。對(duì)排除故障后的1號(hào)給水泵性能進(jìn)行了跟蹤，其運(yùn)行數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 1號(hào)給水泵故障排除后運(yùn)行數(shù)據(jù)

同理，為了便于比較和分析1號(hào)給水泵的性能變化及故障排除后的運(yùn)行效果，將試車(chē)正常運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障排除后的運(yùn)行數(shù)據(jù)繪制成性能曲線，并在同一坐標(biāo)軸中表示，如圖5所示。

圖5 1號(hào)給水泵試車(chē)及故障排除后運(yùn)行曲線對(duì)比

從圖5可以看出，給水泵故障被排除后，其運(yùn)行性能曲線已經(jīng)接近試車(chē)正常運(yùn)行性能曲線，在部分轉(zhuǎn)速區(qū)已經(jīng)超過(guò)或達(dá)到了試車(chē)正常運(yùn)行性能。相比較圖4，圖5中兩條曲線給水泵出口壓力最大差值降低到0.2 MPa，流量最大差值降低到3 t/h，給水泵入口流量相對(duì)故障時(shí)提高了180 t/h，在高轉(zhuǎn)速區(qū)給水泵出口壓力提高了1 MPa，說(shuō)明給水泵故障排除后的性能提高了。

4 結(jié)論

1)用給水泵正常運(yùn)行和不正常運(yùn)行情況下的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)繪制和擬合的性能曲線圖和性能曲線公式，能夠診斷出當(dāng)前給水泵的運(yùn)行性能。

2)應(yīng)用實(shí)例驗(yàn)證了該給水泵運(yùn)行性能分析方法在實(shí)際中的可行性，電廠運(yùn)行人員能夠及時(shí)把握給水泵的運(yùn)行性能，采取有效措施，以提高給水泵運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

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