雙速循環(huán)水泵節(jié)能運行原理與效果分析|資料

本文從理論角度分析了實施雙速改造后的循環(huán)水泵在并聯(lián)運行時的工作原理，結(jié)合雙速循環(huán)水泵在單、并聯(lián)運行工況下的性能試驗，對多種運行方式進行了經(jīng)濟性比較。提出了提高循環(huán)水泵運行效率的措施，為科學(xué)合理指導(dǎo)循環(huán)水泵節(jié)能運行提供了依據(jù)。

火力發(fā)電廠中，循環(huán)水泵是耗電量較大的輔機之一。電廠的單元制循環(huán)水系統(tǒng)，每臺機組一般配2臺循環(huán)水泵，在運行中常常是一臺泵單獨運行或2臺泵并聯(lián)運行。由于機組經(jīng)常處于變負荷運行狀態(tài)，且受季節(jié)的影響，當(dāng)循環(huán)水泵只單臺運行時，循環(huán)水流量可能不足，造成凝汽器真空低；當(dāng)循環(huán)水泵雙泵并聯(lián)運行時，又嫌水量過大，造成廠用電浪費。因而對循環(huán)水泵實施雙速改造并選擇合理的運行方式有很大的節(jié)能潛力。

河北南網(wǎng)某電廠2臺機組為亞臨界、一次中間再熱、單軸四缸四排汽660MW純凝式汽輪機。每臺機組配有3臺1800HTCX型斜流式循環(huán)水泵，2臺運行，一臺備用。電廠在2008年底對循環(huán)水泵實施了改造，改變電動機極數(shù)，使電動機可以在2個轉(zhuǎn)速下運行。本文首先對改造后的雙速循環(huán)水泵并聯(lián)運行的工作原理進行了分析，其次結(jié)合對雙速循環(huán)水泵的單、并聯(lián)運行工況下的泵效率試驗，并對多種運行方式進行了經(jīng)濟性比較，提出了提高循環(huán)水泵運行效率的措施，為科學(xué)合理指導(dǎo)循環(huán)水泵節(jié)能運行提供了依據(jù)。

1、循環(huán)水泵工作原理

大型電廠的循環(huán)水泵一般采用兩種運行方式：單泵運行或雙泵并聯(lián)運行。經(jīng)過雙速改造的循環(huán)水泵的并聯(lián)運行方式一般為雙泵低速并聯(lián)運行、雙泵高速低速并聯(lián)運行和雙泵高速并聯(lián)運行。

1.1、單臺泵工作原理

將管路性能曲線和泵本身的性能曲線用同樣比列尺畫在同一張圖上，兩條曲線的交點即為泵的運行工況點，亦稱工作點。如圖1所示，其中I是泵本身的性能曲線，Ⅲ是管路性能曲線，M點即為泵穩(wěn)定運行的工況點。

圖1單臺泵運行

圖2相同性能泵并聯(lián)運行

1.2、相同性能泵并聯(lián)工作原理

圖2為相同性能泵并聯(lián)運行時的性能曲線。圖中I，Ⅱ為兩臺同性能的泵的性能曲線，Ⅲ為管路特性曲線，將單臺泵的性能曲線的流量在揚程相等的條件下迭加，可以得到并聯(lián)工作時的性能曲線I+Ⅱ。圖2中，管路曲線與泵的并聯(lián)性能曲線的交叉點M，即為并聯(lián)工作時的工作點。并聯(lián)時單個泵的工況，由M點作橫坐標(biāo)的平行線與單泵的特性曲線交于C點，即為每臺泵在并聯(lián)時的工況點，同時可知并聯(lián)時每臺泵的流量為Q。由圖2可知并聯(lián)工作的特點：2臺泵并聯(lián)工作時揚程和并聯(lián)時的單臺泵的工作揚程相等，總流量為并聯(lián)的每臺泵輸送流量之和。并聯(lián)前每臺泵的參數(shù)跟并聯(lián)后每臺泵的參數(shù)比較可知：并聯(lián)時每臺泵的工作流量小于單獨泵工作流量，而單獨泵工作流量又小于雙泵并聯(lián)工作流量，即Qc

1.3、不同性能泵并聯(lián)工作原理

圖3為不同性能泵并聯(lián)運行時的性能曲線。圖中I，Ⅱ為2臺不同性能的泵的性能曲線，Ⅲ為管路特性曲線，并聯(lián)工作時的性能曲線為I+Ⅱ。由圖3可知：并聯(lián)前每臺泵的工況點分別為B、B兩點，流量為QB1、QB2。與并聯(lián)后泵的工況點比較可知2臺泵并聯(lián)后的流量QM小于并聯(lián)前每臺泵的流量QB1、QB2之和。2臺泵并聯(lián)后的揚程大于并聯(lián)前每臺泵的揚程。2臺不同性能的泵并聯(lián)時的流量等于并聯(lián)后每臺泵的流量Qc1、Qc2之和，而并聯(lián)時的總流量小于并聯(lián)前每臺泵單獨工作時的流量之和，其減少的程度隨泵并聯(lián)臺數(shù)的增加、管路特性曲線的陡緩程度而增大。

圖3不同性能泵并聯(lián)運行

表1循環(huán)水泵性能試驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果

2、循環(huán)水泵運行試驗研究

雙速改造后的循環(huán)水泵性能試驗參照《離心泵、混流泵、軸流泵和旋渦泵試驗方法(GB3216-89)》進行。

試驗工況分別選擇為：單泵高速運行、單泵低速運行、雙泵低速并聯(lián)運行、一泵高速和一泵低速并聯(lián)運行4個工況。循環(huán)水泵進出水及凝汽器進出水閥門均全開，更改雙速電動機的接線方式以改變循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速。每個工況的試驗均持續(xù)3min，試驗期間循環(huán)水泵運行平穩(wěn)。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)、設(shè)計數(shù)據(jù)和試驗標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)公式對循環(huán)水泵的性能進行了計算，試驗及計算結(jié)果匯總于表1。

試驗時水泵出口流量在凝汽器人口處測量，出口就地壓力表更換為精密壓力表。對于雙泵并聯(lián)運行工況，計算時是以兩泵作為一個整體來進行的，出口壓力取平均值，電機功率取兩泵之和，流量取兩泵之和。

3、循環(huán)水泵的節(jié)能運行分析

雙速改造后的循環(huán)水泵的試驗及計算結(jié)果如表1所示：單泵低速運行時循環(huán)水流量為28500ma/h，泵揚程為17.89m，泵的效率為86.27％；單泵高速運行時循環(huán)水流量為34200ma/h，泵揚程為20.12m，泵的效率為82.29％；雙泵低速并聯(lián)運行時循環(huán)水流量為47500I矗泵揚程為22.77lrn，泵的效率為85.62％；雙泵高低速并聯(lián)運行時循環(huán)水流量為53000m3/h，泵揚程為24.22m，泵的效率為84.95％。

雙泵低速并聯(lián)運行時，循環(huán)水流量遠遠大于單泵低速運行時的循環(huán)水流量，但并聯(lián)時的循環(huán)水流量分?jǐn)偟矫颗_泵的流量，卻小于單泵低速運行時的流量；雙泵并聯(lián)時的循環(huán)水泵揚程，較單泵低速運行時的揚程有較大提高。雙泵高低速并聯(lián)運行時，循環(huán)水流量小于并聯(lián)前兩泵單獨運行時的流量之和，但并聯(lián)時的循環(huán)水泵揚程比并聯(lián)前兩泵單獨運行時的揚程都大。試驗結(jié)果與前面分析的相同性能泵并與不同性能泵并聯(lián)的理論工作原理是相符的。

由試驗結(jié)果還可知，雖然單泵低速運行時的流量比單泵高速運行時的流量稍小，但泵效率卻較高，且單泵低速運行時的發(fā)電機功率遠小于單泵高速運行時的發(fā)電機功率。因而在冬季選擇單泵運行方式時應(yīng)盡量選擇單泵低速運行。同理，在夏季選擇雙泵并聯(lián)運行時，也應(yīng)盡量選擇泵效率較高、發(fā)電機功率較低的雙泵低速并聯(lián)運行方式。

4、結(jié)論

本文首先對改造后的雙速循環(huán)水泵并聯(lián)運行的工作原理進行了分析，分析了循環(huán)水泵在單泵運行、雙泵并聯(lián)運行時的工作原理。實施雙速改造后的循環(huán)水泵可以有單泵低速運行、單泵高速運行、雙泵低速并聯(lián)運行、雙泵高低速并聯(lián)運行和雙泵高速并聯(lián)運行5種運行方式，全年可根據(jù)循環(huán)水溫、機組負荷靈活進行選擇。

其次本文結(jié)合對雙速循環(huán)水泵的單并聯(lián)運行工況下的泵性能試驗，對多種運行方式進行了經(jīng)濟性比較，提出了提高循環(huán)水泵運行效率的措施，為科學(xué)合理指導(dǎo)循環(huán)水泵節(jié)能運行提供了依據(jù)。