西門(mén)子SCC5-4000F機(jī)組凝結(jié)水泵改級(jí)技術(shù)應(yīng)用

摘要：蕭山發(fā)電廠5號(hào)機(jī)組配置二臺(tái)立式凝結(jié)水泵，泵體采用筒袋式結(jié)構(gòu)，葉輪7級(jí)。綜合分析運(yùn)行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水泵設(shè)計(jì)余量偏大，出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成很大的能源浪費(fèi)。通過(guò)可行性分析，實(shí)施了凝結(jié)水泵7級(jí)改6級(jí)的技術(shù)改造措施，經(jīng)實(shí)際運(yùn)行證明，改造后在保證凝結(jié)水流量正常情況下.凝結(jié)水泵揚(yáng)程、流量工作點(diǎn)更為合理，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：凝結(jié)水泵;末級(jí)葉片;改級(jí);節(jié)能降耗

0 引言

蕭山發(fā)電廠5號(hào)機(jī)組為SCC5-4000F燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，由SGT5-4000F（6）型燃?xì)廨啓C(jī)、三壓再熱雙缸凝汽式汽輪機(jī)、THDF108/53型水氫氫冷卻發(fā)電機(jī)和三壓再熱無(wú)補(bǔ)燃臥式自然循環(huán)余熱鍋爐組成。每臺(tái)機(jī)組配備2臺(tái)100%容量的凝結(jié)水泵，正常情況下1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。凝結(jié)水主要用于給水泵、余熱鍋爐低壓汽包供水，其次為輔助系統(tǒng)提供冷卻水。

設(shè)計(jì)額定工況下凝結(jié)水泵出口壓力3.09MPa，實(shí)際運(yùn)行壓力根據(jù)負(fù)荷的變化維持在3.05～3.41MPa;設(shè)計(jì)額定流量657t/h，實(shí)際額定負(fù)荷下流量410t/h左右，旁路系統(tǒng)運(yùn)行期間極限流量為520t/h。蕭山發(fā)電廠給水泵采用液力耦合器調(diào)速，給水泵的入口最小汽蝕余量為19m，中壓旁路系統(tǒng)的最小減溫水壓力值為1.5MPa，現(xiàn)有凝結(jié)水泵在最大設(shè)計(jì)工況下的性能曲線，能遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足現(xiàn)運(yùn)行時(shí)的各種需求。為降低凝結(jié)水泵電耗，在B修期間對(duì)#52凝結(jié)水泵進(jìn)行了技術(shù)改造，將NLT300-400×7型改為NLT300-400×6型。改造中將凝結(jié)水泵第7級(jí)葉輪、次級(jí)導(dǎo)葉、次級(jí)導(dǎo)葉導(dǎo)軸承去除。

1改造前凝結(jié)水泵運(yùn)行工況

1.1凝結(jié)水泵技術(shù)參數(shù)

蕭山發(fā)電廠號(hào)機(jī)組采用上海凱士比泵有限公司生產(chǎn)的NLT300-400×7型立式凝結(jié)水泵，泵體采用筒袋式結(jié)構(gòu)，葉輪7級(jí)。其主要性能參數(shù)如表1。

1.2凝結(jié)水泵運(yùn)行工況

以#52凝結(jié)水泵為例，記錄其改造前的運(yùn)行工況統(tǒng)計(jì)如表3。

參照表3運(yùn)行數(shù)據(jù)，當(dāng)機(jī)組帶額定負(fù)荷，凝結(jié)水流量較大的時(shí)候，凝結(jié)水母管壓力達(dá)到3.06MPa，能遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足各用戶的需求。當(dāng)機(jī)組處于調(diào)峰狀態(tài)，負(fù)荷較低時(shí)，因凝結(jié)水流量降低，凝結(jié)水泵供水余量更大。

2凝結(jié)水泵抽級(jí)改造實(shí)施過(guò)程

抽取葉輪的位置對(duì)凝結(jié)水泵的效率及整體軸系的平衡會(huì)產(chǎn)生影響。一般來(lái)說(shuō)，考慮盡量降低抽取葉輪后產(chǎn)生的不平衡質(zhì)量對(duì)泵組振動(dòng)的影響，應(yīng)盡量抽取靠近兩側(cè)的葉輪，考慮對(duì)凝結(jié)水泵工作效率的影響及導(dǎo)流殼之間的連接問(wèn)題和葉輪抽取后空間等問(wèn)題，決定抽取次末級(jí)葉輪及導(dǎo)流殼，同時(shí)末級(jí)葉輪及導(dǎo)流殼下調(diào)至次末級(jí)位置。采用帶有導(dǎo)瓦的短節(jié)彌補(bǔ)短缺的空間。為防止較長(zhǎng)距離沒(méi)有導(dǎo)軸承固定限位導(dǎo)致轉(zhuǎn)子局部擺度過(guò)太，造成改造后的末級(jí)導(dǎo)軸承和導(dǎo)軸承磨損嚴(yán)重。因此，連接短節(jié)必須具有同心度合格的導(dǎo)軸承。

此次改造委托某電力設(shè)備有限公司返廠實(shí)施改造。主要工作如下：

（1）去除原水泵第7級(jí)葉輪、次級(jí)導(dǎo)葉、次級(jí)導(dǎo)葉導(dǎo)軸承以及密封環(huán)，其余零件保持不變。

（2）用軸套及接管頂替取消葉輪及次級(jí)導(dǎo)葉。

（3）轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡試驗(yàn)。

（4）泵體裝復(fù)。

3凝結(jié)水泵抽級(jí)改造后經(jīng)濟(jì)效益

由凝結(jié)水泵工作原理可知，水泵的總壓頭是各級(jí)葉片產(chǎn)生的壓頭之和，去掉一級(jí)葉輪，將會(huì)降低水泵出口壓力，即總揚(yáng)程。在流量一定的情況下，降低總揚(yáng)程，相應(yīng)的軸功率也會(huì)降低;去掉一級(jí)葉輪，還能降低一部分水泵的機(jī)械損失。去除了一級(jí)葉輪或多級(jí)葉輪，使水泵的大軸承載的重力負(fù)荷減小，其在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中軸與軸承之間的摩擦?xí)鄳?yīng)減小，這樣就會(huì)減小一部分軸與軸承之間的摩擦損失。葉輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)，渦殼內(nèi)的工質(zhì)在粘滯力和附著力的作用下，在葉輪的前后輪處隨葉輪旋轉(zhuǎn)，沿著葉輪的徑向，工質(zhì)離心力會(huì)不斷增大，而在葉輪沿徑向的不同部位會(huì)產(chǎn)生一定的壓力差，從而在葉輪兩側(cè)產(chǎn)生環(huán)狀渦流，而產(chǎn)生渦流的這部分能量也是泵的主要損失之一，所以少了一級(jí)葉輪，也會(huì)減少渦流損失。

表4數(shù)據(jù)為三種流量工況下凝結(jié)水泵改級(jí)前后出口壓力、電流的對(duì)比。根據(jù)表4數(shù)據(jù)計(jì)算得出：

（1）當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)、低負(fù)荷或停機(jī)過(guò)程中，240t/h流量工況為當(dāng)前凝結(jié)水泵最小再循環(huán)流量，改級(jí)后每小時(shí)節(jié)省電量54.07kW。

（2）當(dāng)機(jī)組額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，凝結(jié)水流量414t/h，改級(jí)后每小時(shí)節(jié)省電量66.03kW。

（3）當(dāng)機(jī)組需要大流量補(bǔ)水情況下，570t/h流量工況為大流量工況，改級(jí)后每小時(shí)節(jié)省電量62.79kW。

凝結(jié)水泵改級(jí)以后，正常運(yùn)行過(guò)程中，由于凝結(jié)水泵的出口壓力下降，凝結(jié)水泵能耗下降，且機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)前的8小時(shí)上水過(guò)程，熱態(tài)啟動(dòng)前2小時(shí)準(zhǔn)備過(guò)程，停機(jī)以后3小時(shí)破真空、停軸封過(guò)程，均因凝結(jié)水泵的能耗下降，節(jié)能效益明顯。

根據(jù)近3年啟動(dòng)次數(shù)統(tǒng)計(jì)，每臺(tái)機(jī)組年冷態(tài)啟動(dòng)平均8次，溫態(tài)、熱態(tài)啟動(dòng)153次，年利用小時(shí)按1000小時(shí)進(jìn)行計(jì)算。因?qū)嶋H過(guò)程凝結(jié)水泵運(yùn)行流量均有所波動(dòng)，為便于計(jì)算，凝結(jié)水泵在冷態(tài)啟動(dòng)上水過(guò)程按240t/h流量工況計(jì)算，正常運(yùn)行按414t/h流量工況計(jì)算，停機(jī)后過(guò)程按240t/h流量工況計(jì)算，改造后#52凝結(jié)水泵年節(jié)能效益如下：

按1000利用小時(shí)計(jì)算節(jié)約資金=[8（次）×8（小時(shí)）×54.07（kW）+153（次）×（2+3）（小時(shí)）×54.07（kW）+1000（小時(shí)）×66.03（kW）]×0.599元=6.63萬(wàn)元。

4凝結(jié)水泵抽級(jí)改造后風(fēng)險(xiǎn)分析及防控措施

凝結(jié)水系統(tǒng)的主要用戶有：余熱鍋爐給水、疏水?dāng)U容器減溫水、中壓旁路減溫水、低壓旁路減溫水、凝汽器真空密封水、疏水立管減溫水、低壓軸封減溫水、低壓后缸噴水、水幕保護(hù)等。

（1）汽包水位波動(dòng)大

#52凝結(jié)水泵技改后，影響瞬時(shí)的補(bǔ)水能力，汽包水位在啟動(dòng)期間的波動(dòng)較以往變大。為提高瞬時(shí)補(bǔ)水能力，根據(jù)廠家規(guī)范，將凝結(jié)水最小流量控制從240t/h減少到150t/h。

由于低壓汽包補(bǔ)水來(lái)自凝結(jié)水母管，低壓汽包水位波動(dòng)影響最大，建議運(yùn)行人員在機(jī)組啟動(dòng)到50MW負(fù)荷以上時(shí)，將低壓汽包水位控制設(shè)定從啟動(dòng)水位的-200mm設(shè)定提高到-150mm。后續(xù)對(duì)低壓給水的調(diào)節(jié)品質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化，機(jī)務(wù)人員應(yīng)做好液壓系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)工作，熱工人員做好低壓主汽壓力、汽包壓力等校驗(yàn)核對(duì)工作。

（2）容易聯(lián)啟備泵

#52凝結(jié)水泵技改后，由于#51、52凝結(jié)水泵運(yùn)行時(shí)的出口壓力不一致，為防止#52凝結(jié)水泵悶泵運(yùn)行而損壞，當(dāng)凝結(jié)水泵切換時(shí)，二臺(tái)凝結(jié)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)間不易超過(guò)60s，禁止長(zhǎng)時(shí)間并列運(yùn)行。機(jī)組運(yùn)行期間，切換凝結(jié)水泵時(shí)，特別是#51切換至#52凝結(jié)水泵運(yùn)行，應(yīng)注意凝結(jié)水母管壓力的波動(dòng)。

（3）極端情況下給水泵汽蝕余量

由于給水泵的入口最小汽蝕余量為19m， #52凝結(jié)水泵運(yùn)行時(shí)，要加強(qiáng)給水泵進(jìn)口壓力的監(jiān)視。避免出現(xiàn)凝結(jié)水泵出口母管壓力低于1.9MPa，備用凝結(jié)水泵沒(méi)有聯(lián)啟的工況。為防范給水泵進(jìn)水壓力過(guò)低而汽蝕，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)給水泵進(jìn)口濾網(wǎng)壓差的監(jiān)視，防止由于濾網(wǎng)壓差高導(dǎo)致給水流量低或進(jìn)口壓力低。當(dāng)給水泵啟動(dòng)或給水流量較低時(shí)，需要保持給水泵一定的再循環(huán)流量，把泵內(nèi)摩擦產(chǎn)生的熱量帶走。

（4）中低旁和軸封系統(tǒng)減溫水影響

#52凝結(jié)水泵運(yùn)行情況下，要加強(qiáng)中旁減溫水流量和低旁減溫水壓力的監(jiān)視。當(dāng)中旁減溫水實(shí)際流量接近最小跳閘值時(shí)，檢查中旁減溫水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，并手動(dòng)開(kāi)大減溫水調(diào)節(jié)閥，必要時(shí)撤出中壓旁路自動(dòng)，根據(jù)再熱蒸汽壓力適當(dāng)關(guān)小中壓旁路閥。低壓軸封溫度控制器的溫度設(shè)定值時(shí)150℃，當(dāng)?shù)蛪狠S封蒸汽溫度大于180℃或者小于120℃，延時(shí)10分鐘撤出壓力控制器自動(dòng)，并關(guān)閉低壓軸封進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥，必要時(shí)撤出低壓軸封減溫水自動(dòng)，手動(dòng)控制低壓軸封蒸汽溫度150℃。此外還存在凝結(jié)水泵正常運(yùn)行時(shí)，就地開(kāi)大自密封時(shí)，OM界面凝結(jié)水泵密封水壓力量程頂表的情況。

5結(jié)束語(yǔ)

蕭山發(fā)電廠通過(guò)凝結(jié)水泵減少葉輪級(jí)數(shù)的節(jié)能改造過(guò)程是經(jīng)過(guò)充分的理論分析后實(shí)施的。改造經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)取得了良好的成效，每年可以節(jié)省大量廠用電，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益，為類似機(jī)組凝結(jié)水泵節(jié)能改造提供了良好的借鑒。

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作者簡(jiǎn)介：王國(guó)清，1987年6月出生，男，漢族，工程師、技師/運(yùn)行值長(zhǎng)，主要從事西門(mén)子SGT5-4000F（6）型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行與管理工作。