300 MW 等级湿冷机组循环水泵的选择

李亚文

(山东电力工程咨询院有限公司，山东济南 250013)

0 引言

循环水泵作为火力发电厂中大型耗电辅机，其设计选型直接影响今后整个电厂能否安全运行及是否具有良好的经济性，因此循环水泵的设计选型意义重大。本文结合最近完成的某电厂的初步设计，对300 MW等级湿冷机组循环水泵的设计选型进行了讨论。

1 工程简介

本工程位于山东省南部，新建两台350 MW机组。锅炉为东方锅炉厂的超临界参数变压运行直流炉，单炉膛、一次再热的全悬吊结构Π型锅炉，最大连续蒸发量为1 140 t/h，额定蒸汽出口压力25.4 MPa。汽轮机为东方汽轮机有限公司的超临界、一次中间再热、单轴、两缸两排汽、抽汽凝汽式汽机，THA工况背压为4.9 kPa，TRL工况背压为11.8 kPa。发电机为东方电机有限公司的350 MW水氢氢汽轮发电机，额定功率为350 MW。

根据循环水系统的优化计算，每台机组循环水系统采用一座5 500m2的冷却塔，塔内采用塑料填料，夏季冷却倍率为60倍、最大循环水量为38 000 m3/h、凝汽器面积23 000 m2、循环水管道为DN2 400和循环水回水沟3.0 m×3.0 m，凝汽器年平均背压4.9 kPa。

2 循环水泵的配置方式及参数

国内电厂所配套的大流量循环水泵一般有两种类型:卧式离心泵和立式斜流泵，由于立式斜流泵的流量—功率曲线表现为随着流量的增加，功率下降，对防止电机过流有一定好处，且叶轮可以直接插入水中，不易产生汽蚀，故本工程循环水泵采用立式斜流泵。参考有的电厂循环水系统采用扩大单元制时，因中间的联络阀门关闭不严，导致机组出现无法检修的情况，为避免以上情况发生后影响全厂的安全运行，循环水系统采用单元制。

循环水泵配置考虑以下三种方案:1)每台汽轮机配三台定速循环水泵(一机三泵);2)每台汽轮机配两台双速循环水泵(一机两双速泵);3)每台汽轮机配两台变频调速循环水泵(一机两变频泵)。

一机三泵方案中，每台机组配三台循环水总流量35%的循环水泵，水泵及电机参数为:Q=3.7 m3/s，H=24.5 m，N=1 140 kW，V=6 000 V。在此方案中，根据季节的不同，通过调节水泵运行的台数，来满足运行需要。水泵开启台数一般为夏季三台，春秋冬两台，在冬季极端条件下，可开启一台。

一机两双速泵方案中，每台机组配两台循环水总水量50%的循环水泵，水泵及电机参数为:Q=5.28/4.7 m3/s，H=24.5/18.4 m，N=1 800/1 140 kW，V=6 000 V。两台循环水泵在夏季时都高速运行，春秋时一台高速一台低速，冬季时一台高速运行，在冬季极端条件下，可一台低速运行。

一机两变频泵方案中，每台机组配两台循环水总水量50%的循环水泵，水泵及电机参数为:Q=5.28 m3/s，H=24.5 m，N=1 800 kW，V=6 000 V。两台循环水泵配一台变频器，采用一拖二的运行方式。

3 三种配置方式在性能上的比较

由循环水泵的性能曲线和比例定律得知，在较小范围内改变循泵的转速n，循泵的效率η近似不变，而流量Q、扬程H、功率P与转速n则相应近似成1次方、2次方、3次方关系。从理论上可以做到改变较少的转速，降低较大幅度的功率值，而流量、扬程下降幅度较少，从而实现节能降耗的目的。水泵的转速公式表示为:n=60 f(1－S)/p。从公式中可以看出在转差率S一定的条件下，转速n和频率f及极对数p有关。双速泵通过改变极对数p来改变转速n，而变频器通过改变频率f来改变转速n。

三种配置方式的性能比较如表1所示。

表1 三种配置方式性能比较表

4 三种配置方式在经济上的比较

方案的经济性比较主要考虑两点:1)初投资上的差异;2)发电量相同时，各个方案所节省的电费。在进行比较时，以常规的一机三泵方案为基准方案，列出其余两个方案与基准方案的差值，采用此种方法，方案间的差异一目了然，方便理解。经济性比较参见表2，表2中的数值均为两台机的。

表2 三种配置方式经济性比较表

从以上经济性比较中可以发现，虽然方案二、三初投资均高于方案一，但后两个方案一年所节省的电费均可将初投资收回，特别是一机两变频泵方案，每年可节省电费154.4万元，经济效益明显。

5 结语

通过对循环水泵的一机三泵、一机两双速泵及一机两变频泵三种方案的性能及经济性比较，我们不难发现，虽然采用变频泵后，存在系统较复杂、安装难度大、维护要求高等一些问题，但可以通过如采购高标准设备、加强安装中的监督、提高维护人员水平等方式予以克服，并且变频泵的节能效果明显，经济性良好，因此在300 MW级机组中应优先考虑。