雙速循環水泵節能運行分析

雙速循環水泵節能運行分析
　　 本文從理論角度分析了實施雙速改造后的循環水泵在并聯運行時的工作原理，結合雙速循環水泵在單、并聯運行工況下的性能試驗，對多種運行方式進行了經濟性比較。提出了提高循環水泵運行效率的措施，為科學合理指導循環水泵節能運行提供了依據。
　　 火力發電廠中，循環水泵是耗電量較大的輔機之一。電廠的單元制循環水系統，每臺機組一般配2臺循環水泵，在運行中常常是一臺泵單獨運行或2臺泵并聯運行。由于機組經常處于變負荷運行狀態，且受季節的影響，當循環水泵只單臺運行時，循環水流量可能不足，造成凝汽器真空低；當循環水泵雙泵并聯運行時，又嫌水量過大，造成廠用電浪費。因而對循環水泵實施雙速改造并選擇合理的運行方式有很大的節能潛力。
　　 河北南網某電廠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型斜流式循環水泵，2臺運行，一臺備用。電廠在2008年底對循環水泵實施了改造，改變電動機極數，使電動機可以在2個轉速下運行。本文首先對改造后的雙速循環水泵并聯運行的工作原理進行了分析，其次結合對雙速循環水泵的單、并聯運行工況下的泵效率試驗，并對多種運行方式進行了經濟性比較，提出了提高循環水泵運行效率的措施，為科學合理指導循環水泵節能運行提供了依據。1、循環水泵工作原理
　　 大型電廠的循環水泵一般采用兩種運行方式：單泵運行或雙泵并聯運行。經過雙速改造的循環水泵的并聯運行方式一般為雙泵低速并聯運行、雙泵高速低速并聯運行和雙泵高速并聯運行。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點即為泵穩定運行的工況點。
圖1單臺泵運行　　圖2相同性能泵并聯運行1.2、相同性能泵并聯工作原理
　　 圖2為相同性能泵并聯運行時的性能曲線。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，可以得到并聯工作時的性能曲線I+Ⅱ。圖2中，管路曲線與泵的并聯性能曲線的交叉點M，即為并聯工作時的工作點。并聯時單個泵的工況，由M點作橫坐標的平行線與單泵的特性曲線交于C點，即為每臺泵在并聯時的工況點，同時可知并聯時每臺泵的流量為Q。由圖2可知并聯工作的特點：2臺泵并聯工作時揚程和并聯時的單臺泵的工作揚程相等，總流量為并聯的每臺泵輸送流量之和。并聯前每臺泵的參數跟并聯后每臺泵的參數比較可知：并聯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工作流量，即Qc<Q<Q。泵并聯工作揚程與并聯工作時每臺泵工作揚程相等且大于單獨泵運行時的揚程。1.3、不同性能泵并聯工作原理
　　 圖3為不同性能泵并聯運行時的性能曲線。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，并聯工作時的性能曲線為I+Ⅱ。由圖3可知：并聯前每臺泵的工況點分別為B、B兩點，流量為QB1、QB2。與并聯后泵的工況點比較可知2臺泵并聯后的流量QM小于并聯前每臺泵的流量QB1、QB2之和。2臺泵并聯后的揚程大于并聯前每臺泵的揚程。2臺不同性能的泵并聯時的流量等于并聯后每臺泵的流量Qc1、Qc2之和，而并聯時的總流量小于并聯前每臺泵單獨工作時的流量之和，其減少的程度隨泵并聯臺數的增加、管路特性曲線的陡緩程度而增大。
圖3不同性能泵并聯運行　　表1循環水泵性能試驗數據及計算結果2、循環水泵運行試驗研究
　　 雙速改造后的循環水泵性能試驗參照《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、雙泵低速并聯運行、一泵高速和一泵低速并聯運行4個工況。循環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水泵的轉速。每個工況的試驗均持續3min，試驗期間循環水泵運行平穩。根據試驗數據、設計數據和試驗標準中的相關公式對循環水泵的性能進行了計算，試驗及計算結果匯總于表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、循環水泵的節能運行分析
　　 雙速改造后的循環水泵的試驗及計算結果如表1所示：單泵低速運行時循環水流量為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％；雙泵低速并聯運行時循環水流量為47500I矗泵揚程為22.77lrn，泵的效率為85.62％；雙泵高低速并聯運行時循環水流量為53000m3/h，泵揚程為24.22m，泵的效率為84.95％。
　　 雙泵低速并聯運行時，循環水流量遠遠大于單泵低速運行時的循環水流量，但并聯時的循環水流量分攤到每臺泵的流量，卻小于單泵低速運行時的流量；雙泵并聯時的循環水泵揚程，較單泵低速運行時的揚程有較大提高。雙泵高低速并聯運行時，循環水流量小于并聯前兩泵單獨運行時的流量之和，但并聯時的循環水泵揚程比并聯前兩泵單獨運行時的揚程都大。試驗結果與前面分析的相同性能泵并與不同性能泵并聯的理論工作原理是相符的。
　　 由試驗結果還可知，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電機功率遠小于單泵高速運行時的發電機功率。因而在冬季選擇單泵運行方式時應盡量選擇單泵低速運行。同理，在夏季選擇雙泵并聯運行時，也應盡量選擇泵效率較高、發電機功率較低的雙泵低速并聯運行方式。4、結論
　　 本文首先對改造后的雙速循環水泵并聯運行的工作原理進行了分析，分析了循環水泵在單泵運行、雙泵并聯運行時的工作原理。實施雙速改造后的循環水泵可以有單泵低速運行、單泵高速運行、雙泵低速并聯運行、雙泵高低速并聯運行和雙泵高速并聯運行5種運行方式，全年可根據循環水溫、機組負荷靈活進行選擇。
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