55 MW机组电动给水泵节能改造
2014-05-29曹庆华
曹庆华
(江苏徐州华美热电有限公司,江苏徐州 221000)
某热电有限公司配有三台额定流量为286t/h的给水泵,这3台给水泵在实际运行时都存在给水压力过大,造成不必要的节流损失。因此,为降低节流损失,采用变频调节技术、抽级和改变转子直径进行对其实施节能改造[1]。
多级泵的抽级必须是抽整级,计算表明,常会有不够抽一级的余数。而改变转子直径的方法,只要计算准确就可以达到节能的目的,该法对中小型机组而言是一种行之有效的给水系统节能方法[2]。徐州华美热电有限公司对其1#给水泵进行了叶轮切削改造。
1 改造原理
流体在泵中的扬程与叶轮的直径关系密切,流体随叶轮旋转的圆周速度为,由下式求得:
式中:D为叶轮直径(计算点的直径),m;n为叶轮转速,r/min。
根据欧拉方程式:
式中:HT∞为扬程,m;u1为叶片进口圆周速度,m/s;u2为叶片出口圆周速度,m/s;v1为叶片进口绝对速度,m/s;v2为叶片出口绝对速度,m/s;∞表示无限多叶片时的参数;g为重力加速度。
由上式可知,在相同流量下,叶轮外径与叶轮内径差距越大,则流体所获得的能量越高,即水泵的扬程越高。叶轮叶片切割后,与原叶轮在几何形状上已不相似,但当改变量不大时,可近似地认为切割或加长后出口角仍保持不变,流动状态近乎相似,因而可借用相似定律的关系,对切割或加长前后的参数进行计算。
对低比转数的泵,叶轮外径稍有变化,其出口宽度变化不大,即,若转速保持不变,只是叶轮外径由变为时,其流量、扬程和功率的变化关系如下:
对于中、高比转数的泵,叶轮切割时,会使叶轮出口宽度增大,而且出口宽度与其直径成反比,即,这时流量、扬程和功率的变化关系如下:
叶轮外径的切割应以效率基本不下降为原则,叶轮外径最大允许的切割量与比转数的关系见表1。
表1 泵的叶轮最大切割量与比转数的关系
表2 改造前1#给水泵设计参数
2 改造方案
徐州华美热电机组改造前给水泵设计参数见表2。
式中:n为转速,r/m in;H为体积流量,m3/s;H为扬程,m。
因比转数在30<ns<80的范围属于低比转数离心泵,其切割曲线方程为:
作1#给水泵的相似切割曲线,见图1。并于H-q曲线相交于C点,则B、C两点必满足切割定律,查出C点的流量为:。
图1 1#给水泵的相似切割曲线
叶轮的切削值为:
叶轮的相对切割量为:
由表1中查得ns为71.6时的切割极限量为15%,显然计算的叶轮切割量低于切割极限量,切割后泵的效率下降很少,满足切割要求。
3 经济性分析
(1)改造前1#给水泵运行参数。
表3 1#给水泵改造前运行参数
(2)改造后1#给水泵运行参数。
表4 1#给水泵改造后运行参数
由上表可知,改造前,1#给水泵单泵运行最大流量为315 m3/h,母管压力为12.93 MPa,电流为 182.9 A,功率为1720 kW,电机处于过负荷状态;改造后,1#给水泵单泵运行最大流量344.5m3/h,母管压力 10.86 MPa,电流为171.5 A、功率为1642 kW,电机处于额定负荷状态。可见,改造后1#给水泵扬程降低,给水流量增大,在最大流量情况下,每小时可节电78 kW·h,按机组在此负荷年运行时间为1500 h计算,可节省电量为11.7万 kW·h,节约费用约5.85万元。该给水泵总改造费用为2万元,投入运行四个月后即可收回全部投资,效益非常可观。在改造前1#给水泵一直处于超负荷运行,长期在该工况下运行会缩短电机使用寿命,同时也存在很大的安全隐患。改造后1#给水泵电机始终处于正常负荷状态,从而确保了电机的安全稳定运行。
[1]郭立君.泵与风机[M].北京:中国电力出版社,2003.
[2]赵旺初.电厂给水系统节能改造[J].东北电力技术,1998,(3):6-9.