机组给水泵及其系统节能将耗的试验研究.doc

135MW机组给水泵及其系统节能降耗的试验研究山东电力研究院 （250002）李兴平 陈义森山东十里泉发电厂 （277103）尹正军 潘成勇内容摘要：对135MW机组给水泵及其系统存在的问题进行了分析，详细说明了针对这些问题进行的改造内容和采取的主要技术方案、措施，介绍了改后135MW机组给水泵及其系统的试验结果和经济效益主题词：135MW机组 给水泵 系统 改造 节能 给水泵是火力发电机组的主要耗能辅机，做好给水泵及其系统的节能降耗是提高火电机组经济性的重要举措之一早期N-125（汽机本体改造后定型为N-135）型机组的配套锅炉给水泵主要有DG500-180型，是一种定速型产品进入九十年代， N-135型机组成为电网调峰的主力机组之一，因此大部分该型定速泵加入液力偶合器，改为调速泵运行由于偶合器滑差的存在，致使其出力不足，影响了主机负荷，有些电厂采取了加大叶轮直径的方法，但必须车销原导叶的正叶片，使泵的效率大幅下降，耗电增加；为了提高经济性，有些单位更换了新泵，但设备投资大，同时由于设备型号繁杂，给备品备件的配备管理带来诸多不便众所周知，泵的性能及其经济性取决于泵的通流部分，在保持泵的安装尺寸和可靠性尚好的静止部件不变的前提下，通过重新设计泵的通流部件，完全可解决上述低效问题，并且适应机组的调峰运行。

这样，一方面提高泵的经济性、可靠性，另一方面充分利用现有的静止部件或备品备件，降低改造的工作量和改造投资，使改造更加简便易行，同时也便于设备的统一管理1．135MW机组给水泵及其系统存在的主要问题：近年来，对135MW机组配备的给水泵进行的运行调查和现场工业试验表明，其存在如下几个方面的问题：1.1.泵的运行效率低试验表明DG500-180型给水泵的运行效率分布在70-72%范围，比先进水平低6-8 %约使给水耗电率增加0.1-0.15%1.2.出力不够影响机组的满负荷运行近年来随着电网调峰幅度的增加，电厂在电机和泵之间加装了液力偶合器改为调速运行，由于偶合器滑差的存在，使泵的余量不足影响了机组的满负荷运行1.3.叶轮和导叶通流部分的匹配不合理，使泵的高效点偏离运行工况采取增大叶轮直径来提高泵的出力，车削原正导叶后，使导叶进口通流面积增加，泵的高效工况点进一步向大流量偏移通流面积大是泵效率低的主要原因1.4.系统复杂，阻力增加原给水系统采用给水调节阀来满足锅炉正常水位要求，加入偶合器后泵改为调速运行，通过调整泵的转速完全可以满足锅炉正常水位的要求，由于给水操作台0.5-0.7MPa的压差损失，约使泵的耗电率增加0.1%。

1.5.采用调速泵运行后，有些电厂加大了叶轮直径以提高泵的性能，但偶合器输出转速的余量选择不当调查中发现，部分机组满负荷运行时偶合器的输出速比在85-90％左右，尚有5-10%转速余量可利用因此偶合器输出转速偏低，约使泵组耗电率增加0.1-0.15%综上所述，需对N-135型机组的给水泵及其系统进行研究改造，降低能耗水平，提高其经济性，满足机组调峰运行的要求2．研究的主要内容及目标2.1.研究给水泵的通流部件的设计，包括叶轮和导叶的型线设计、叶轮与导叶的最佳匹配等，达到使泵具有宽阔的高效运行范围，满足机组调峰运行的要求2.2.对135MW机组给水系统的阻力进行试验研究，在保证机组满负荷运行余量足够的前提下，合理选择给水泵运行转速，达到泵组具有最低的能耗水平3．采取的主要技术方案及措施总结多年来给水泵改造的经验，对叶轮和导叶型线进行重新设计，叶轮进口选用较小的口径（如图1所示b2/b1近似），降低泵的容积损失，同时选用较大的反导叶出口角度β5（如图2）大于60º，使叶轮进口的流动更合理；选择适当的导叶入口速比，减小正导叶的入口面积a3×b3（如图2），控制泵的工况点与运行相符，并具有较宽的高效运行范围；不更换中段，正导叶出口采用半圆截面R（如图2），减小扩散段长度，降低扩散损失；选用较大的导叶进口基圆直径d3，拓宽叶轮直径的计算选择范围，以便根据各机组的实际需要，选择泵的性能参数，满足各电厂同型机组不同参数的运行要求。

3.2.试验选择适当的给水泵设计参数对十里泉电厂#1--#5机组（N-135型）给水系统运行参数进行试验分析，满足机组满负荷运行的给水泵参数如下：1)保留给水操作台，给水调整门全开：给水流量 400t/h；给水泵出口压力 16.5MPa；给水泵入口压力 0.63MPa2)去掉给水操作台，给水流量 400t/h；给水泵出口压力 15.1MPa；给水泵入口压力 0.63MPa调研分析表明，考虑一个大修工期内泵的老化、系统周波突降等因素，对调速泵组留有3-3.5%的转速余量足以满足机组满负荷运行的要求已知偶合器额定情况下的转差率为0.975，对于低速型偶合器其额定输出转速为0.975*2985=2910r/min，根据各厂实际运行情况的调查分析，选择新设计泵初投产时的运行转速为2800 r/min，即转差余量为1-2800/2910=3.78%，新设计泵初投产时的性能参数为：出口流量400t/h；给水泵出口压力 15.1MPa（去掉给水调整门）；给水泵入口压力 0.63MPa；给水泵转速 2800r/min当机组进汽量不变(400t/h)、偶合器额定转速运转时，泵的出口压力可达16.1MPa，换算为压力余量为6.48%。

当机组进汽压力不变(泵出口压力 15.1MPa)、偶合器额定转速运转时，泵的出口流量可达451t/h以上泵的压力、流量的余量，完全可以满足一个大修工期内机组满负荷运行的要求3.3.充分利用原泵尚好的某些部件，降低改造投资DG500-180泵多年来的运行考验表明，该型泵的稳定性很好，静止部件、泵轴以及平衡装置的可靠性也是非常好的，各部件材质选择是非常恰当的，因此这些部件完全可以继续应用，一方面便于备品备件的统一管理，也可节省大量的设备投资3.4.结合电厂的实际情况， 将炉侧给水操作台的给水调整门去掉，降低给水系统的运行阻力，消除给水操作台0.5-0.7MPa的压差损失，同时将给水流量的差压调节改为给水泵转速调节4．改造后的运行试验及经济性分析首次改造在十里泉电厂＃1机组的给水泵上进行，2000年5月完成泵组及其系统的改造，同月23日随主机一次启动成功，机组满负荷运行情况下，泵噪音小、运行稳定，振动均在30µm以内同年6月22日对该给水泵进行了性能试验，有关试验数据列入附表1：十里泉电厂#2给水泵改进前、后试验数据及计算表从表1中数据可以看出，机组带额定负荷(135MW)，给水泵出口流量404.96t/h，泵的扬程1640.4m，偶合器转速2779.8r/min，泵的效率达到79.60%；机组80%负荷(100MW)，泵出口流量318.12t/h，泵的扬程1577.3m，偶合器转速2651r/min，泵的效率76.3%。

泵的运行效率完全达到设计要求图3为十里泉电厂改造前后的性能曲线比较为便于比较，附表1中也列入了改前的试验结果，从表中数据看出，满负荷下给水泵的单耗下降了1.3754kWh/t，按机组满负荷运行给水流量400t/h计算，每小时节电550.16kW，机组按年运行6000小时计算，全年节电330.9万度，按每度电0.25元计算，折合人民币82.52万元首台泵改进费用27万元，运行4个月便可全部收回5．结论综上所述，135MW机组锅炉给水泵及其系统存在普遍性问题，通过对给水泵通流部件的技术改造，对给水系统进行的试验分析和改进，使这些问题得到了解决改造后泵组的耗电率下降了0.351%，给水单耗下降了1.3754KWh/t , 年节电330.9万度改后给水泵的运行工况与设计完全相符，机组额定负荷工况下泵的效率达79.60%，机组80%负荷运行工况的效率也在76%以上，泵长期运行在高效点上，具有较宽的高效运行区段，完全满足机组调峰运行的要求附表1：十里泉电厂#2给水泵改进前、后试验数据及计算表序号项目单位来源改前改后 (负荷（MW）)125135100801给水压力MPa实测15.0215.114.6515.32给水温度℃实测234238227249.63给水重度Kg/cm3查表828.5842.5812.34给水毫安ma实测7.10635.01 3.9835给水流量t/h计算380.84400.2309.82246.96两级减温水t/h实测04.768.36.47事故喷水量t/h实测16.3312.5514.984.678进口压力MPa实测0.7010.5610.5650.539除氧器温度℃实测154.2153153149.510进水重度Kg/cm3查表914914.1917.411出口压力MPa实测15.115.2614.715.2512电机功率kW实测30872656.82228. 2002.13偶合器转速r/min实测2793.22779.826512661.14泵扬程m计算1594.21640.41577.31636.15出口流量t/h计算380.84404.96318.12253.316抽头扬程m计算797.1615.2591.5613.717装置效率%计算0.57590.68880.62400.56718偶合器效率%计算0.92070.91620.87310.87619电机效率%计算0.94990.94430.93720.93020泵效率%计算0.65850.79600.76260.69621给水单耗kWh/t计算7.9366.56067.0057.90622厂用电率%计算2.4762.1252.2282.503说明：根据机组的经济运行负荷调度曲线，试验时机组的运行方式为：100MW以上采用滑压运行，100MW以下采用了定压运行。