火电厂给水泵运行性能分析方法研究

2013-09-01陈俊

黑龙江电力 2013年3期

陈俊

(山西太钢不锈钢股份有限公司能源动力总厂，山西太原 030009)

火力发电厂热力系统给水泵向锅炉连续供给具有一定压力和温度的给水，其运行的质量直接关系到火电厂的安全和经济运行[1-3]。随着给水泵服役时间的延长，其运行情况及相应的运行性能将会发生变化，运行人员很难及时准确去把握和判断给水泵的这种性能变化，严重影响了给水泵的安全经济运行。为此，本文基于对运行当中给水泵在不同时间、相同运行工况性能趋势的分析研究，给出了一种判断给水泵运行性能的诊断分析方法，为提高给水泵的运行经济性及火电厂的节能提供了一种新的思路，值得同行参考和借鉴。

1 给水泵的运行性能及其分析

由于给水泵是靠转速来维持其流量和出口压力的[4]，因此分析给水泵的性能就必须找出泵的转速与流量、转速与出口压力的对应函数关系。利用这种函数关系，对比分析泵在相同工况下两个不同时间段的性能变化，从而准确去判断给水泵当前的运行性能。

众所周知，给水泵出口压力、流量能够反映给水泵运行性能的主要技术参数[5]，如果把以上性能技术参数表示成转速的函数时，可记为

式中:y为性能参数值(代表给水泵出口压力、入口流量);x为转速，r/min。

当给水泵在性能较佳或良好运行时，此时其性能函数可表示为

式中:y1为给水泵性能较佳时的性能参数值;x1为给水泵在性能较佳时所对应的转速，r/min;f1为给水泵性能较佳时所对应函数表达式。

当给水泵偏离正常性能运行时，其性能函数可表示为

式中:y2为给水泵在运行性能不正常时的性能参数值;x2为给水泵运行性能不正常时所对应的转速，r/min;f2为给水泵运行性能不正常时所对应的函数表达式。

把给水泵在不同时间段、同一性能参数的函数曲线表示在同一坐标轴图形里，如图1所示。

图1 给水泵性能分析曲线

由图1可以看出，在同一转速不同运行情况下的性能差值为

式中△y为在同一转速下的性能差值。

由此可知，由给水泵的性能参数函数可以对前后不同时间段给水泵运行状况及运行性能进行比较;对比给水泵在运行正常或较佳时的性能参数曲线，可对其性能作出定量的分析;通过前后给水泵的性能差值△y就可以准确的判断分析出当前给水泵运行性能的变化情况，从而分析和诊断当前给水泵运行故障，采取相应的解决措施，以提高给水泵的工作效能及运行经济性。

2 给水泵性能诊断分析实例

某电厂300 MW机组1号给水泵自投产以来，为了检验该给水泵的运行性能是否发生变化，采集了其试车正常运行数据和另一时间段的运行数据(不正常数据)进行分析。数据如表1所示。

表1 1号给水泵试车正常和不正常情况的运行数据

根据表1中给出的两组数据绘制成以泵的转速为自变量、泵的流量和出口压力为函数的相关性能参数曲线，其试车正常性能曲线如图2所示。不正常运行性能曲线如图3所示。

由图2可知，1号给水泵在试车运行正常情况下，其出口压力和转速符合以下函数关系式，即

式中P1为试车正常运行时的出口压力，MPa。

1号给水泵入口流量和转速的函数关系式为

式中D1为试车正常运行时的入口流量，t/h。

由图3可知，1号给水泵在运行不正常情况下相应其出口压力和入口流量和给水泵转速之间的函数表达式，可分别记为

式中:P2为不正常运行时的出口压力，MPa;D2为不正常运行时的入口流量，t/h。

通过1号给水泵不同运行情况下给水泵入口流量和出口压力与转速的关系表达式，可以绘制出1号给水泵在试车正常运行情况和不正常运行情况下其性能曲线的对比曲线图，把试车正常运行曲线作为性能目标曲线，通过该曲线图就可以直观地看出给水泵在试车正常运行情况和不正常运行情况下的性能差值，从而对当前1号给水泵运行性能作出准确合理的评价和判断，其对比曲线如图4所示。

图4 1号给水泵试车与不正常比较曲线

从图4可以明显的看出，该电厂1号给水泵在不正常运行情况下其出口压力和流量都比其在试车正常运行情况下时要低，其性能明显下降。特别是在给水泵的低转速区，两种情况下给水泵出口压力差值已达到0.50～0.76 MPa，而1号给水泵的入口流量随着转速的增大，两种情况下的差值不断地增大，尤其转速在达到4 800～5 400 r/min时，给水泵的流量下降更大，其下降值已达到20～78 t/h。由此可见，该厂1号机组1号给水泵自投产以来，性能已经下降，特别是泵的流量在高转速时下降更大。

3 给水泵性能下降原因分析

针对1号给水泵出力下降的问题，该厂检修人员给予了及时分析和处理。经查找分析，发现在运行时，给水泵电动再循环门长期关不严，而且存在死点;在290 MW负荷运行时，其出口压力为19.23 MPa，给水泵电流为490 A;对给水泵再循环门阀进行更换并关紧时，给水泵压力升至19.55 MPa，给水泵电流降至478 A，此时机组可以带负荷到296 MW，由此得出再循环门关不严导致了给水泵的性能和出力下降。在单纯的更换再循环阀时，给水泵在同样的转速下，其电流摆动下降，出口压力虽然有所回升，但比试车正常时的出口压力还低，故再循环阀过水只是给水泵性能下降的一方面原因。经过对1号给水泵隔离检修，发现给水泵入口滤网内有大量的铁锈及杂物，清理结束后投运正常。对排除故障后的1号给水泵性能进行了跟踪，其运行数据如表2所示。

表2 1号给水泵故障排除后运行数据

同理，为了便于比较和分析1号给水泵的性能变化及故障排除后的运行效果，将试车正常运行数据和故障排除后的运行数据绘制成性能曲线，并在同一坐标轴中表示，如图5所示。

图5 1号给水泵试车及故障排除后运行曲线对比

从图5可以看出，给水泵故障被排除后，其运行性能曲线已经接近试车正常运行性能曲线，在部分转速区已经超过或达到了试车正常运行性能。相比较图4，图5中两条曲线给水泵出口压力最大差值降低到0.2 MPa，流量最大差值降低到3 t/h，给水泵入口流量相对故障时提高了180 t/h，在高转速区给水泵出口压力提高了1 MPa，说明给水泵故障排除后的性能提高了。