給水泵節(jié)能改造優(yōu)化實(shí)踐

車沛華 全敏 黃敏聰

摘 ?要：給水泵是工業(yè)生產(chǎn)過程中比較常用的構(gòu)件之一。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，給水泵能耗過大的問題已經(jīng)成為阻礙工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要問題。因此相關(guān)部門及工作人員需要全面分析實(shí)際的生產(chǎn)情況，對(duì)給水泵進(jìn)行全面的優(yōu)化升級(jí)改造，從而使給水泵在生產(chǎn)活動(dòng)當(dāng)中發(fā)揮更大的價(jià)值。在文章當(dāng)中作者將結(jié)合具體實(shí)例，運(yùn)用相關(guān)技術(shù)知識(shí)，對(duì)給水泵節(jié)能改造優(yōu)化實(shí)踐工作進(jìn)行詳細(xì)的論述分析。

關(guān)鍵詞：汽動(dòng)給水泵;節(jié)能改造;實(shí)踐措施

中圖分類號(hào)：TM621.7 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2019）35-0092-02

Abstract： Feed water pump is one of the most commonly used components in industrial production. With the continuous development of industrial technology， the excessive energy consumption of feedwater pump has become an important problem hindering the development of industrial production. Therefore， the relevant departments and staff need to comprehensively analyze the actual production situation， and carry out a comprehensive optimization and upgrading of the feedwater pump， so as to make the feedwater pump play a greater value in the production activities. In the paper， the author will combine the concrete example， use the relevant technical knowledge， carry on the detailed discussion and analysis to the optimization practice of energy saving transformation of feedwater pump.

Keywords： steam feed water pump; energy saving transformation; practical measures

引言

鍋爐給水泵在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的能源損耗在生產(chǎn)總體能源損耗當(dāng)中的占比非常大。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程中，汽動(dòng)給水泵需要通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式來運(yùn)行，通過汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)來進(jìn)行發(fā)電，產(chǎn)生的電能再經(jīng)由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)化變成機(jī)械能，最終使汽動(dòng)給水泵處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，這樣一來在多次的能源轉(zhuǎn)化過程中就會(huì)產(chǎn)生非常大的浪費(fèi)。因此相關(guān)部門需要結(jié)合生產(chǎn)的實(shí)際情況，最大限度地減少汽動(dòng)給水泵在運(yùn)行過程中的能源轉(zhuǎn)化次數(shù)，同時(shí)還可以使用給水泵的增壓技術(shù)，增設(shè)過熱減溫水專用增壓環(huán)節(jié)，從而在根源上降低汽動(dòng)給水泵在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的功耗。下文中作者將對(duì)此展開進(jìn)行論述。

1 給水泵運(yùn)行原理

汽動(dòng)給水泵是一種通過獨(dú)立性小汽輪機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的給水泵。該汽輪機(jī)需要在抽氣管道當(dāng)中抽取蒸汽，之后利用小汽輪機(jī)的帶動(dòng)作用完成水泵的進(jìn)水工作。其中汽動(dòng)給水泵當(dāng)中的調(diào)節(jié)泵需要通過小汽輪機(jī)當(dāng)中的調(diào)速器來控制整體的進(jìn)氣量。從小汽輪機(jī)的種類來看，可以使用凝氣式和背壓式，小汽輪機(jī)的正常運(yùn)行需要配套的汽、水管道系統(tǒng)進(jìn)行支撐，同時(shí)還要配備相應(yīng)的調(diào)速系統(tǒng)和備用汽源等等[1]，現(xiàn)階段普遍使用的汽動(dòng)給水泵使用的是不同軸的串聯(lián)方式，從而提升汽動(dòng)給水泵運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2 給水泵節(jié)能改造優(yōu)化實(shí)踐

2.1 改造背景

以某電廠的熱電生產(chǎn)裝置為例，詳細(xì)分析給水泵節(jié)能改造的具體措施。該廠的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組自投入使用一來就存在著鍋爐過熱器減溫水方面的問題，過熱器減溫水量的設(shè)計(jì)最大值為15.7t/h，但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中的減溫水量可以達(dá)到45-60t/h。在低負(fù)荷狀態(tài)下，過熱器減溫水的壓力比較低，進(jìn)而需要節(jié)流主給水管路當(dāng)中的電動(dòng)閘閥，并根據(jù)運(yùn)作情況提升給水泵的轉(zhuǎn)速，才能夠保證過熱器減溫水與過熱器內(nèi)部主蒸汽之間的壓差，但是會(huì)造成給水泵的能源消耗急速升高。另外，過熱器當(dāng)中的減溫水來源于高壓加熱器，在運(yùn)行過程中對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響較大，同時(shí)由于高壓加熱器給水壓力和變化幅度非常大，從而降低了主汽溫度調(diào)節(jié)的實(shí)效性[2]。

該電廠在地理位置上與某煤業(yè)公司臨近，因此在有效的供汽范圍當(dāng)中，需要從汽輪機(jī)當(dāng)中抽取出一部分蒸汽，通過降溫降壓處理之后進(jìn)行供熱。汽輪機(jī)組當(dāng)中抽取的蒸汽屬于高溫高壓蒸汽，品質(zhì)非常高，經(jīng)過降溫降壓處理之后對(duì)蒸汽的做功能力產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響。

2.2 改造措施

（1）優(yōu)化增壓級(jí)葉輪和口環(huán)的設(shè)計(jì)

該電廠給水泵的末級(jí)葉輪比轉(zhuǎn)速ns為49.36，軸徑為125。技術(shù)人員在改造的過程中以比轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)參考了水力計(jì)算模型，利用速度系數(shù)法對(duì)葉輪進(jìn)行模型的換算以及相關(guān)的水力設(shè)計(jì)。從結(jié)構(gòu)角度來看，技術(shù)人員去掉了一級(jí)葉輪，因此，末級(jí)葉輪和末級(jí)導(dǎo)葉將會(huì)發(fā)生前移的現(xiàn)象[3]，為工作人員提供了充足的時(shí)間來對(duì)增壓級(jí)進(jìn)行裝配?？诃h(huán)與葉輪的進(jìn)口需要依照流線進(jìn)行圓滑過渡，進(jìn)而有效減少運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的水力損失，切實(shí)提升給水泵的運(yùn)行效率。

（2）泵蓋設(shè)計(jì)的優(yōu)化

為最大限度地提升內(nèi)部結(jié)構(gòu)空間，滿足新增功能以及設(shè)備構(gòu)件的相關(guān)要求，在先前的設(shè)備當(dāng)中對(duì)增壓級(jí)給水泵進(jìn)行改裝。在優(yōu)化改裝的過程中，現(xiàn)場技術(shù)人員需要解決許多問題，例如增壓級(jí)葉輪安裝、高壓端密封以及出水位置調(diào)整等問題，給節(jié)能改造工作帶來了非常大的難度。經(jīng)過技術(shù)分析，本次優(yōu)化改造無法在泵筒的位置設(shè)置增壓級(jí)出口[4]，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下為實(shí)現(xiàn)減溫水與主給水的分離，現(xiàn)場技術(shù)人員決定在大端蓋位置處設(shè)置一個(gè)增壓級(jí)出口，在設(shè)計(jì)改造的過程中要著重考慮在大端蓋位置出增設(shè)減溫水出口后所面臨的強(qiáng)度問題。經(jīng)過現(xiàn)場確認(rèn)，增壓級(jí)的出口流量為75t/h，技術(shù)人員根據(jù)增壓級(jí)的出口壓力和揚(yáng)程，將開孔內(nèi)徑控制在？準(zhǔn)66，從而使其達(dá)到相關(guān)要求。

在端蓋出口管的焊接工作中，鑒于給水泵在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的膨脹現(xiàn)象，以及減溫水出口管膨脹所產(chǎn)生的作用，技術(shù)人員決定在大端蓋的出口管位置設(shè)置產(chǎn)生200N以上的應(yīng)力，同時(shí)為保證優(yōu)化改造之后大端蓋和增壓級(jí)抽頭管道的安全性，在安裝工作開始之前需要進(jìn)行必要的強(qiáng)度試驗(yàn)。

（3）優(yōu)化給水泵的驅(qū)動(dòng)方式

現(xiàn)場技術(shù)人員經(jīng)過綜合性研討之后，決定使用消化吸收凝汽式汽動(dòng)給水泵汽輪機(jī)技術(shù)，研發(fā)出一種不需要排汽冷凝設(shè)備進(jìn)行支撐的背壓式汽動(dòng)給水泵，汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中要保持穩(wěn)定性，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行變速調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的精確度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，操作便捷。

汽輪機(jī)通過模塊化結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證其運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性。調(diào)節(jié)器方面，決定使用美國Woodward公司所研發(fā)生產(chǎn)的調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器屬于有差機(jī)械液壓式調(diào)節(jié)器，內(nèi)部設(shè)置了油泵和穩(wěn)壓系統(tǒng)，就可以擺脫外置有系統(tǒng)的限制，緩解了技術(shù)人員在設(shè)備調(diào)試方面的壓力。此外，在調(diào)節(jié)器上還配置了電動(dòng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，從而對(duì)機(jī)組的轉(zhuǎn)速進(jìn)行遠(yuǎn)距離的控制。技術(shù)人員將小汽輪機(jī)組的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)功能加入到DCS控制系統(tǒng)當(dāng)中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速的自動(dòng)化控制[5]。在汽輪機(jī)保安系統(tǒng)當(dāng)中，技術(shù)人員使用了冗余式的電超速保護(hù)裝置，裝置當(dāng)中使用數(shù)字電路，并配備3個(gè)磁電式的轉(zhuǎn)速傳感器，在運(yùn)行過程中3路轉(zhuǎn)速信號(hào)會(huì)在保護(hù)裝置當(dāng)中進(jìn)行細(xì)致化的比較，如果2路和2路以上的轉(zhuǎn)速信號(hào)明顯高于汽輪機(jī)的動(dòng)作轉(zhuǎn)速時(shí)，保護(hù)裝置就能夠自動(dòng)發(fā)出停機(jī)指令，主機(jī)閥操縱座當(dāng)中的脫扣裝置將會(huì)立即運(yùn)作，在第一時(shí)間關(guān)閉主氣閥。

3 給水泵節(jié)能改造優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

3.1 設(shè)備比較

在改造完成之后，現(xiàn)場工作人員對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析，其具體的參數(shù)對(duì)比如表1所示。

3.2 利潤比較

該電廠在給水泵節(jié)能改造之后，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。在鍋爐負(fù)荷達(dá)到100%狀態(tài)時(shí)，給水泵的整體節(jié)能量與先前相比下降了15%左右，基本達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。在汽動(dòng)給水泵運(yùn)作方式全面優(yōu)化之后，通過蒸汽做功的形式來代替電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵的性質(zhì)，做功的蒸汽被其中的溫度和壓力調(diào)節(jié)裝置所消耗掉，這樣一來項(xiàng)目當(dāng)中的節(jié)能量就與原電動(dòng)機(jī)當(dāng)中所消耗的電量保持一致，從根源上提升了節(jié)能的效率。

此外，汽動(dòng)給水泵的節(jié)能優(yōu)化改造全面實(shí)現(xiàn)了電廠的余熱利用，熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理完善，減少了熱能損失，提高機(jī)組的整體熱效率，大大降低發(fā)電廠的廠用電率，提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益，符合國家的節(jié)能減排的要求。汽動(dòng)給水泵的技術(shù)研制及其應(yīng)用有廣闊的發(fā)展空間，汽動(dòng)給水泵的研制及其應(yīng)用將推動(dòng)企業(yè)的發(fā)展和效益的全面提高。

4 結(jié)束語

綜上所述，此次給水泵節(jié)能優(yōu)化改造雖然會(huì)在一定程度上提升工作人員的維護(hù)工作量，但是給水泵的整體能耗出現(xiàn)明顯的下降。同時(shí)，在實(shí)際運(yùn)行的過程中由于減溫水量和給水流量之間實(shí)現(xiàn)了單獨(dú)調(diào)節(jié)，所以，二者之間的相互影響可以忽略不計(jì)，對(duì)鍋爐溫度調(diào)節(jié)的靈敏程度也有著一定程度的提升，此外，通過汽輪機(jī)的改造全面提升了蒸汽的利用效率。上文當(dāng)中作者結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)案例，對(duì)汽動(dòng)給水泵的節(jié)能改造優(yōu)化全過程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，望相關(guān)部門及工作人員能夠結(jié)合實(shí)際情況，進(jìn)行有效應(yīng)用。

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