电动给水泵节能优化增容改造及应用

王海燕

(蒲州发电分公司 发电部,山西 永济 044500)

电动给水泵节能优化增容改造及应用

王海燕

(蒲州发电分公司 发电部,山西 永济 044500)

山西漳泽电力股份有限公司蒲州发电分公司两台亚临界300MW空冷机组各配备三台上海电力修造厂生产的50%容量DG600-240V型锅炉主给水泵及FA1D56A型前置泵,正常情况下2台给水泵运行,1台备用。该机组经常处于低负荷调峰状况下运行,泵组运行效率不高。该公司对#2机2C主电动给水泵节能优化增容改造,针对各部分提出改造措施:确定增容改造后的最佳设计参数、主泵实施增容提效改造、叶轮各部分进行优化、提高给水泵检修维护工艺、管路系统运行优化等。

电动给水泵;节能;增容改造

蒲州发电分公司两台亚临界300MW空冷机组各配备三台上海电力修造厂生产的50%容量DG600-240V型锅炉主给水泵及FA1D56A型前置泵,正常情况下2台给水泵运行,1台备用。

1 目前存在的问题及解决思路

1.1 存在问题

由于机组经常处于低负荷调峰状况下运行,使之泵组的运行效率不高,给水泵耗电明显增大,为节能减排,挖掘潜力,节约用电,该公司利用检修机会,对#2机2C主给水泵进行节能优化增容改造,在改造之前,对给水泵组进行全面节能优化诊断测试,经诊断测试数据可绘制成图1,从中可见:

(1)给水泵的效率为69.576～77.221%,与设计效率(82.01%)相差很大,节能潜力很大,如每台泵组效率提高1%,每小时可节电100kWh左右。

(2)电动机的裕量较大,单泵最大负荷工况(210.04MW)下,电机仍有340kW的裕量,这为主泵增容改造创造了条件。

(3)从偶合器勺管开度与转速的关系曲线可见,线性较好,勺管最大开度只有68.72%,裕量大,这有利于提高泵的转速和偶合器的效率,也有利于低负荷单泵运行,而且随转速增高,线性更好。

(4)从单泵最大负荷测试结果分析来看,开展运行方式优化,即低负荷时尽量采用单泵运行,节能潜力极大,每小时至少可节电1 200kWh以上,因此在保证安全运行的前提下,应先开展这方面的试验工作。

(5)从给水泵出口至锅炉的整个水—汽管路系统压降变化趋势来看,因调整门全部开启压降不大,只有0.02～0.09MPa的节流,节能潜力不大,调整门不必取消。

1.2 解决思路

综上所述,给水泵及其系统节能方面存在主要问题的解决思路:

(1)先开展运行方式优化改进,因近年来机组负荷不高,对主泵进行增容提效的通流部分改造,做到在低负荷时(210～220MW以下),采用单泵运行,节电效益极大;

(2)给水泵效率低,节能潜力大,主泵应进行提高效率的通流部分改造;

(3)加强汽水系统的泄漏治理,特别是内漏治理。

2 主要改进技术方案及措施

2.1 确定增容改造后的最佳设计参数

根据改前单泵最大负荷试验的数据和优化计算,确定改后最佳设计参数:

2.2 主泵实施增容提效改造

先对2C主泵叶轮、导叶进行通流部分改造,采用鱼头形叶型等措施提高泵的效率,根据模型试验与优化设计计算以及工艺的可能,增大通流面积,使主泵出力尽量增加,以适应低负荷时单泵运行的需要。

根据实践经验与高效泵的设计原理[1,2],水泵效率的高低主要取决于叶轮出口流动与导叶入口流动的匹配和叶轮入口流动的好坏,因此该泵通流部分改造的核心是利用原叶轮导叶增大通流面积和优化改变叶轮导叶叶片进出口局部关键型线,达到增容提效的目的,具体技术措施如下:

2.2.1 叶轮

2.2.1.1 叶轮轴面流道型线优化

采用精细的磨削加工方法将叶轮出口扩宽,并延伸到入口圆弧段,消除原流道外大内小出口段扩散度过大的缺陷;同时消除叶轮颈部直径,轮毂直径和前后盖板内流面及其过渡区的凹凸不平和瓢偏,减小后盖板侧轮毂外径,增大叶轮进口通流面积。

2.2.1.2 叶片进出口叶型优化

叶片入口端头采用薄鱼头形叶型,增大叶片入口角和开口数,同时消除叶片进口节距误差,使入口流动均匀对称,进一步提高汽蚀性能和叶轮效率;采用焊补磨削方法,增大叶片出口角,减少叶片出口端厚度,消除叶片出口节距误差,从而使叶片出口流动均匀对称。

2.2.1.3 叶轮整体流道优化

提高叶轮流道光洁度、平整度,使所有的流道,包括相临部件的过渡区都达到圆顺平滑,通流面积变化平缓,符合高效泵的规律[1,2]。

2.2.2 导叶

2.2.2.1 导叶入口叶型优化

扩大导叶喉口面积,把叶片头部修薄呈鱼头形,入口两侧修磨呈喇叭口,减少导叶入口流阻,使叶轮出口流速与导叶入口流速达到最佳匹配,从而达到提高泵效和出力,使高效区向大流量转移的目的。

2.2.2.2 正导叶出口叶型优化

磨削扩大扩散管,并将翻水区修磨圆顺平滑,减少翻水流阻。

2.2.2.3 反导叶叶型优化

对反导叶进出口端头修薄修圆,并使反导叶出口到下一级叶轮进口流道形成一个收缩形,进一步提高叶轮入口流速的均匀性和减少流阻,改善叶轮进口流动。

2.3 提高给水泵检修维护工艺[2,3]

2.3.1 严格按厂家工艺组装,找中心,提高检修装配工艺,保证流道对中和合理较小的密封间隙;

2.3.2 叶轮进行静平衡试验和探伤检查,按高标准进行轴找弯(允差≤0.02mm),转子找晃度(允差≤0.05mm),并进行5 400rpm高速动平衡试验,达到减少和消除原高速时的噪音。

2.4 管路系统运行优化[2]

尽量减少给水管道系统的阻力,在不影响安全的前提下,应全开给水系统的阀门;同时消除给水管道系统的内外泄漏。

3 改造后测试结果

2C泵改后于2009年8月7日,一次启动成功,运行平稳振动小,各种运行工况下,各瓦振动均≤20μm,带负荷能力明显增加,与未改的2A泵并联运行时,转速低了70～180rpm,而且电流相差不大,这说明2C泵改后效率高,出力大,为了准确求得改后性能与节能效果,于2009年8月25日至26日进行了改后性能测试,测试数据及结果见图1。根据改后2A与2C双泵运行试验工况Ⅰ(300.9MW 负荷)、Ⅱ(259MW 负荷)、Ⅲ(210.6MW负荷)时2A相应的流量可计算出双泵输出功率[2],再加上相应的电功率以及相关数据,可绘制图2。

4 结论及建议

4.1 在国内的首次对引进产品DG600-240V型2C电动主给水泵进行了节能优化增容提效改进,利用原部件将泵改大,并实施通流部分改造,改后出力大大提高,从图1可见,在同样扬程下流量提高了120～145t/h,相对出力提高了20～25%,增容效果大大超过了预期目标;

4.2 2C主泵改后效率提高了2.5～10%,最高运行效率由改前的77.221%提高到了82.776%(见图1),居国内先进水平[1]。由于效率明显提高,不但弥补了泵改大后偶合器效率下降(约1.8%左右)多耗电外,而且各种运行工况都有明显的节电效果(见图2)。此外,从图2可见,泵组高负荷工况下节电多,低负荷工况下节电少的趋势,这是由于2C主泵改后高负荷工况下效率提高多的缘故(见图1);

4.3 改后主泵的安全稳定性进一步提高,振动与噪音都明显下降,各种运行工况下轴瓦振动均 ≤20μm;

4.4 经济效益计算。根据图3低负荷2C单泵运行范围内比改前双泵运行平均每小时可节电1 300kWh。为保守起见,按平均每小时节电1 200kWh,年运行1 500小时,则年节电180万kWh。

在双泵运行范围内,由于2C主泵效率明显提高,负荷高节电大,负荷小节电小(见图2),因大流量工况下泵效率提高多(见图1),每小时可节电180～110kWh,按平均每小时节电140kWh,年运行5 000小时计算,则年节电70万kWh。

图1#2C主给水泵改进前后性能测试曲线(换算成5327转/min)

图2#2机主给水泵液力偶合器勺管开度与转速关系实测曲线

图3#2C主泵改进前后电功率变化测试比较曲线

以上两项合计年节电250万kWh,按0.32元/kWh计算,则年效益80万元,投资回收期仅为3.2个月。

由此可见,这是一项投资少节电效果非常明显的节能项目,值得推广。

根据改后单泵最大负荷试验,可以看出机组负荷为220.8MW时,电机已接近额定负荷,(试验时轴功率——电机输出功率为 5 481kW),电流为623.6A,绕组温度为128.6℃,出口风温为85.6℃,给水泵总流量为768.27t/h,泵流量为692.14t/h,主泵转速只有5 159.2 rpm,可见单泵带最大负荷能力受到电机容量及其安全性的制约,为此,建议在保证安全可靠性的前提下,单泵带负荷控制给水泵总流量在730～750t/h及以下,同时重点以下事项:密切控制下列参数:电机绕组温度 ≤130℃,出口风温 ≤85℃,电流 ≤623A;因为此次改后试验只做了夏天气温状态下的单泵最大负荷试验,还需根据其它不同季节气温状态,再进行试验,科学合理地确定其他季节单泵带负荷能力,从而既保证安全又达到最佳节能效果。

4.5 建议尽量减少给水管道系统阻力,在不影响安全的前提下,应全开给水系统阀门,并消除给水管道系统的内外泄漏,特别是内漏。

[1]杨诗成,王喜魁.泵与风机[M].北京:中国电力出版社,2007.

[2]王寒栋.泵与风机[M].北京:机械工业出版社,2006.

[3]孙玉民.火力发电厂常用的泵[M].北京:中国电力出版社,1997.

[责任编辑:王 琨]

Energy Saving Optimization and Capacity-Increasing Reform of Electric Water-Supply Pump and Application

WANG H ai-yan
(Puzhou Power Branch Company of Shanxi Provice,Yongji,044500,China)

Two setsof precritical 300MW air-cold machines in Puzhou branch subordinate to Shanxi Zhangze Electricity Force,are equipped with 50%capacity of DG600-240V main water-supply pump of the boiler and FA1D56A leading pump produced in Shanghai building and repair plant.Two sets of feed water pumps are operated and one is spared in normal situation.The machines are often operated in low load and operational efficiency is low.So 2C main water-supply pump of the second machine isincreased and transferred.Meanwhile some measures are proposed:fixing the best design parameter after increased and transferred、optimizing each part of impeller、improving the inspection and maintenance、optimizing the pipeline system operation and so on.

electric water-supply pump;energy saving;capacity-increasing and transformation

TK223.5+2

A

1671-5977(2010)03-0136-04

2010-07-17

王海燕(1979-),女,山西永济人,山西漳泽电力股份有限公司蒲州发电分公司发电部助理工程师。