給水泵不同驅(qū)動(dòng)方式下經(jīng)濟(jì)性能比較研究

安毅（福建寧德核電有限公司，福建寧德 355200）

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給水泵不同驅(qū)動(dòng)方式下經(jīng)濟(jì)性能比較研究

安毅
（福建寧德核電有限公司，福建寧德 355200）

【摘要】鍋爐給水泵是火電廠中耗功最大的輔機(jī)設(shè)備，其經(jīng)濟(jì)性能的好壞直接影響到整個(gè)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性能。簡(jiǎn)要介紹了給水泵的汽動(dòng)驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)兩種不同的驅(qū)動(dòng)方式；給出了給水泵不同驅(qū)動(dòng)方式下熱經(jīng)濟(jì)性比較的方法；對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的比較方法進(jìn)行了介紹。通過(guò)合理選擇給水泵的驅(qū)動(dòng)方式，能夠使得發(fā)電機(jī)組得到更高的發(fā)電效率。

【關(guān)鍵詞】給水泵 相對(duì)功效率 技術(shù)經(jīng)濟(jì) 電動(dòng)驅(qū)動(dòng) 汽動(dòng)驅(qū)動(dòng)

鍋爐給水泵是火電廠中耗功最大的輔機(jī)設(shè)備，以300MW機(jī)組為例，一般配置兩臺(tái)50%容量的給水泵，在額定功率下兩臺(tái)水泵的總功率能夠達(dá)到11MW，約占機(jī)組容量的4%。由此可見(jiàn)給水泵在機(jī)組中的重要性，其經(jīng)濟(jì)性能的好壞直接影響到整個(gè)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性能。

影響鍋爐給水泵經(jīng)濟(jì)性能的因素很多，包括設(shè)備的制造工藝、設(shè)備的造型和機(jī)組的運(yùn)行情況，但是，影響鍋爐給水泵經(jīng)濟(jì)性能最主要的因素還是給水泵的驅(qū)動(dòng)方式。目前，國(guó)內(nèi)給水泵的驅(qū)動(dòng)方式主要有電動(dòng)驅(qū)動(dòng)和汽動(dòng)驅(qū)動(dòng)兩種。至于采用哪種驅(qū)動(dòng)方式一是要看電廠的初投資以及運(yùn)行維護(hù)，二是要看對(duì)主機(jī)凈出力的影響。這就需要對(duì)給水泵在不同驅(qū)動(dòng)方式下進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性能的比較，從而確定最優(yōu)的驅(qū)動(dòng)方式。

目前，國(guó)內(nèi)在給水泵驅(qū)動(dòng)方案的選取上還有一些不足：

（1）過(guò)于強(qiáng)調(diào)降低廠用電率，將電泵驅(qū)動(dòng)改為汽泵驅(qū)動(dòng)，但是沒(méi)有考慮汽泵是否真的節(jié)能，是夠能夠真的降低機(jī)組的實(shí)際能耗。

（2）只對(duì)額定工況下不同驅(qū)動(dòng)方案的經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行比較，而不考慮變工況下的情況。

上述所述不足會(huì)影響給水泵驅(qū)動(dòng)方案的選擇，對(duì)機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性造成不利的影響。因此為了能夠準(zhǔn)確的比較不同驅(qū)動(dòng)方式下經(jīng)濟(jì)性的好壞，需要確定一個(gè)共同的基準(zhǔn)，以此來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

1 給水泵的驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)介

對(duì)鍋爐給水泵的驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行細(xì)致的劃分可以大致分為三種方案，分別是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、主汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)和小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。這三種方式各有優(yōu)劣，在選擇上要根據(jù)機(jī)組的實(shí)際情況，選取適合的驅(qū)動(dòng)方式。

（1） 鍋爐給水泵采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式。此種驅(qū)動(dòng)方式，消耗了電能來(lái)帶動(dòng)給水泵，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作和檢修，且前期需要投入的成本較低；其缺點(diǎn)是會(huì)增加廠用電率，而且隨著機(jī)組容量的增加，電動(dòng)機(jī)設(shè)備成本會(huì)隨之顯著升高，因此目前鍋爐給水泵采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式一般常見(jiàn)于小型機(jī)組，大型機(jī)組還是以汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式為主。

（2） 鍋爐給水泵采用主汽輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式。此種驅(qū)動(dòng)方式，消耗了蒸汽來(lái)帶動(dòng)給水泵，其優(yōu)點(diǎn)是能夠給給水泵提供較大的驅(qū)動(dòng)力，并且不會(huì)大幅增加成本；其缺點(diǎn)是給水泵的獨(dú)立性差，主蒸汽的生產(chǎn)能力會(huì)直接影響的給水泵的驅(qū)動(dòng)性能。同時(shí)，主汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸與給水泵轉(zhuǎn)軸相連，也給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來(lái)了較大的隱患。

（3） 鍋爐給水泵采用小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式。此種驅(qū)動(dòng)方式，將高溫高壓蒸汽取出一部分，用來(lái)驅(qū)動(dòng)小汽輪機(jī)，從而帶動(dòng)給水泵做功。此種方式在近幾年得到了廣泛的應(yīng)用。汽輪機(jī)的氣源可以使主蒸汽，或者是高中壓缸的排汽。采用小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)大大增加了給水泵的獨(dú)立性。

2 給水泵不同驅(qū)動(dòng)方式的熱經(jīng)濟(jì)性比較方法

鍋爐給水泵隨著驅(qū)動(dòng)方式的不同，其能耗特性也會(huì)隨之變化，進(jìn)而會(huì)造成機(jī)組整體能耗指標(biāo)的變化，這種變化也給了我們?cè)u(píng)判不同驅(qū)動(dòng)方式優(yōu)劣的可能。通過(guò)對(duì)以往研究成果的總結(jié)，對(duì)給水泵不同驅(qū)動(dòng)方式的熱經(jīng)濟(jì)性比較方法主要有兩種。

（1） 假設(shè)機(jī)組相同，給水流量相同，通過(guò)對(duì)不同驅(qū)動(dòng)方式下的相對(duì)效率進(jìn)行對(duì)比，相對(duì)效率高則說(shuō)明其熱經(jīng)濟(jì)性好。該種方法需要假定以下條件：機(jī)組的額定參數(shù)相同，小機(jī)的額定參數(shù)相同；主蒸汽流量不變。

對(duì)于汽動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，相對(duì)效率的表達(dá)式為：

式中：ipη表示小汽輪機(jī)的內(nèi)效率；

ηic表示小汽輪機(jī)的機(jī)械效率；

α表示小汽輪機(jī)入口至排汽口的焓降與抽汽口至主機(jī)排汽口焓降的比值。

對(duì)于采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，相對(duì)效率的表達(dá)式為：

式中：公式右邊的效率依次為主機(jī)內(nèi)效率、主機(jī)的機(jī)械效率、變壓器及輸電效率、電動(dòng)機(jī)效率、升速齒輪的效率、液力耦合器的效率和發(fā)電機(jī)效率。

（2） 假設(shè)兩種驅(qū)動(dòng)方式下機(jī)組的總功率是相等的，在上述的前提下，比較兩種驅(qū)動(dòng)方式下機(jī)組輸出的凈功率，凈功率大的則說(shuō)明所選方案的熱經(jīng)濟(jì)性要好，反之則差。

采用汽動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，所要求的凈功的公式為：

式中： NΔ表示汽動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)蒸汽在汽輪機(jī)中能夠做出的功率。

對(duì)于采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，凈功表達(dá)式為：

目前兩種方法中以第一種較為常見(jiàn)，第二種需要用倒推的方法，計(jì)算較為復(fù)雜，所以目前采用的不多。

3 給水泵不同驅(qū)動(dòng)方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較方法

在對(duì)鍋爐給水泵不同驅(qū)動(dòng)方式下的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較時(shí)，不僅要對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較還要對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較，兩者相結(jié)合，才能準(zhǔn)確的評(píng)判不同驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)劣。

在對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，一般會(huì)選取初投資、建設(shè)周期和年運(yùn)行費(fèi)用三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。初投資包括固定資產(chǎn)和流動(dòng)資產(chǎn)兩部分，初投資是三個(gè)指標(biāo)中最主要的一個(gè)，并且會(huì)對(duì)其他兩個(gè)指標(biāo)造成影響。一般初投資較大的項(xiàng)目其建設(shè)周期相對(duì)就要長(zhǎng)，而且運(yùn)行費(fèi)用也要高。建設(shè)周期是越短越好，同樣的項(xiàng)目，建設(shè)周期短則可以盡快的投產(chǎn)，創(chuàng)造價(jià)值。年運(yùn)行費(fèi)用反映的是設(shè)備質(zhì)量的好壞，還有人工成本的多少。

技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的比較方法常用的有兩種，一種是年計(jì)算費(fèi)用方法，另一種是最小年費(fèi)用方法。

年計(jì)算費(fèi)用法即年運(yùn)行費(fèi)用和投資效果之和，取年費(fèi)用最小者為最優(yōu)方法。

最小年費(fèi)法是指將方案建設(shè)期間總的投資以及使用期內(nèi)總的運(yùn)行費(fèi)用，按照資金的時(shí)間價(jià)值規(guī)律折算到某基準(zhǔn)年后平均分布到項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)運(yùn)行期的每一年，從而得到不同方案下的年費(fèi)用的方法。

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要介紹了電廠給水泵不同驅(qū)動(dòng)方式下的經(jīng)濟(jì)性的比較。首先簡(jiǎn)要介紹了給水泵的汽動(dòng)驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)兩種不同的驅(qū)動(dòng)方式，給出了給水泵不同驅(qū)動(dòng)方式下熱經(jīng)濟(jì)性比較的方法，其次對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的比較方法進(jìn)行了介紹，最后通過(guò)合理選擇給水泵的驅(qū)動(dòng)方式，使得發(fā)電機(jī)組得到更高的發(fā)電效率。

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作者簡(jiǎn)介：安毅（1974—），男，山西呂梁人，本科，工程師，主要從事汽輪機(jī)安裝、調(diào)試相關(guān)管理工作。