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雙速循環(huán)水泵節(jié)能運(yùn)行分析

雙速循環(huán)水泵節(jié)能運(yùn)行分析
   本文從理論角度分析了實(shí)施雙速改造后的循環(huán)水泵在并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的工作原理,結(jié)合雙速循環(huán)水泵在單、并聯(lián)運(yùn)行工況下的性能試驗(yàn),對(duì)多種運(yùn)行方式進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性比較。提出了提高循環(huán)水泵運(yùn)行效率的措施,為科學(xué)合理指導(dǎo)循環(huán)水泵節(jié)能運(yùn)行提供了依據(jù)。
   火力發(fā)電廠中,循環(huán)水泵是耗電量較大的輔機(jī)之一。電廠的單元制循環(huán)水系統(tǒng),每臺(tái)機(jī)組一般配2臺(tái)循環(huán)水泵,在運(yùn)行中常常是一臺(tái)泵單獨(dú)運(yùn)行或2臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行。由于機(jī)組經(jīng)常處于變負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài),且受季節(jié)的影響,當(dāng)循環(huán)水泵只單臺(tái)運(yùn)行時(shí),循環(huán)水流量可能不足,造成凝汽器真空低;當(dāng)循環(huán)水泵雙泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí),又嫌水量過(guò)大,造成廠用電浪費(fèi)。因而對(duì)循環(huán)水泵實(shí)施雙速改造并選擇合理的運(yùn)行方式有很大的節(jié)能潛力。
   河北南網(wǎng)某電廠2臺(tái)機(jī)組為亞臨界、一次中間再熱、單軸四缸四排汽660MW純凝式汽輪機(jī)。每臺(tái)機(jī)組配有3臺(tái)1800HTCX型斜流式循環(huán)水泵,2臺(tái)運(yùn)行,一臺(tái)備用。電廠在2008年底對(duì)循環(huán)水泵實(shí)施了改造,改變電動(dòng)機(jī)極數(shù),使電動(dòng)機(jī)可以在2個(gè)轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。本文首先對(duì)改造后的雙速循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行的工作原理進(jìn)行了分析,其次結(jié)合對(duì)雙速循環(huán)水泵的單、并聯(lián)運(yùn)行工況下的泵效率試驗(yàn),并對(duì)多種運(yùn)行方式進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性比較,提出了提高循環(huán)水泵運(yùn)行效率的措施,為科學(xué)合理指導(dǎo)循環(huán)水泵節(jié)能運(yùn)行提供了依據(jù)。1、循環(huán)水泵工作原理
   大型電廠的循環(huán)水泵一般采用兩種運(yùn)行方式:?jiǎn)伪眠\(yùn)行或雙泵并聯(lián)運(yùn)行。經(jīng)過(guò)雙速改造的循環(huán)水泵的并聯(lián)運(yùn)行方式一般為雙泵低速并聯(lián)運(yùn)行、雙泵高速低速并聯(lián)運(yùn)行和雙泵高速并聯(lián)運(yùn)行。1.1、單臺(tái)泵工作原理
   將管路性能曲線(xiàn)和泵本身的性能曲線(xiàn)用同樣比列尺畫(huà)在同一張圖上,兩條曲線(xiàn)的交點(diǎn)即為泵的運(yùn)行工況點(diǎn),亦稱(chēng)工作點(diǎn)。如圖1所示,其中I是泵本身的性能曲線(xiàn),Ⅲ是管路性能曲線(xiàn),M點(diǎn)即為泵穩(wěn)定運(yùn)行的工況點(diǎn)。
圖1單臺(tái)泵運(yùn)行  圖2相同性能泵并聯(lián)運(yùn)行1.2、相同性能泵并聯(lián)工作原理
   圖2為相同性能泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的性能曲線(xiàn)。圖中I,Ⅱ?yàn)閮膳_(tái)同性能的泵的性能曲線(xiàn),Ⅲ為管路特性曲線(xiàn),將單臺(tái)泵的性能曲線(xiàn)的流量在揚(yáng)程相等的條件下迭加,可以得到并聯(lián)工作時(shí)的性能曲線(xiàn)I+Ⅱ。圖2中,管路曲線(xiàn)與泵的并聯(lián)性能曲線(xiàn)的交叉點(diǎn)M,即為并聯(lián)工作時(shí)的工作點(diǎn)。并聯(lián)時(shí)單個(gè)泵的工況,由M點(diǎn)作橫坐標(biāo)的平行線(xiàn)與單泵的特性曲線(xiàn)交于C點(diǎn),即為每臺(tái)泵在并聯(lián)時(shí)的工況點(diǎn),同時(shí)可知并聯(lián)時(shí)每臺(tái)泵的流量為Q。由圖2可知并聯(lián)工作的特點(diǎn):2臺(tái)泵并聯(lián)工作時(shí)揚(yáng)程和并聯(lián)時(shí)的單臺(tái)泵的工作揚(yáng)程相等,總流量為并聯(lián)的每臺(tái)泵輸送流量之和。并聯(lián)前每臺(tái)泵的參數(shù)跟并聯(lián)后每臺(tái)泵的參數(shù)比較可知:并聯(lián)時(shí)每臺(tái)泵的工作流量小于單獨(dú)泵工作流量,而單獨(dú)泵工作流量又小于雙泵并聯(lián)工作流量,即Qc<Q<Q。泵并聯(lián)工作揚(yáng)程與并聯(lián)工作時(shí)每臺(tái)泵工作揚(yáng)程相等且大于單獨(dú)泵運(yùn)行時(shí)的揚(yáng)程。1.3、不同性能泵并聯(lián)工作原理
   圖3為不同性能泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的性能曲線(xiàn)。圖中I,Ⅱ?yàn)?臺(tái)不同性能的泵的性能曲線(xiàn),Ⅲ為管路特性曲線(xiàn),并聯(lián)工作時(shí)的性能曲線(xiàn)為I+Ⅱ。由圖3可知:并聯(lián)前每臺(tái)泵的工況點(diǎn)分別為B、B兩點(diǎn),流量為QB1、QB2。與并聯(lián)后泵的工況點(diǎn)比較可知2臺(tái)泵并聯(lián)后的流量QM小于并聯(lián)前每臺(tái)泵的流量QB1、QB2之和。2臺(tái)泵并聯(lián)后的揚(yáng)程大于并聯(lián)前每臺(tái)泵的揚(yáng)程。2臺(tái)不同性能的泵并聯(lián)時(shí)的流量等于并聯(lián)后每臺(tái)泵的流量Qc1、Qc2之和,而并聯(lián)時(shí)的總流量小于并聯(lián)前每臺(tái)泵單獨(dú)工作時(shí)的流量之和,其減少的程度隨泵并聯(lián)臺(tái)數(shù)的增加、管路特性曲線(xiàn)的陡緩程度而增大。
圖3不同性能泵并聯(lián)運(yùn)行  表1循環(huán)水泵性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果2、循環(huán)水泵運(yùn)行試驗(yàn)研究
   雙速改造后的循環(huán)水泵性能試驗(yàn)參照《離心泵、混流泵、軸流泵和旋渦泵試驗(yàn)方法(GB3216-89)》進(jìn)行。
   試驗(yàn)工況分別選擇為:?jiǎn)伪酶咚龠\(yùn)行、單泵低速運(yùn)行、雙泵低速并聯(lián)運(yùn)行、一泵高速和一泵低速并聯(lián)運(yùn)行4個(gè)工況。循環(huán)水泵進(jìn)出水及凝汽器進(jìn)出水閥門(mén)均全開(kāi),更改雙速電動(dòng)機(jī)的接線(xiàn)方式以改變循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速。每個(gè)工況的試驗(yàn)均持續(xù)3min,試驗(yàn)期間循環(huán)水泵運(yùn)行平穩(wěn)。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)公式對(duì)循環(huán)水泵的性能進(jìn)行了計(jì)算,試驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果匯總于表1。
   試驗(yàn)時(shí)水泵出口流量在凝汽器人口處測(cè)量,出口就地壓力表更換為精密壓力表。對(duì)于雙泵并聯(lián)運(yùn)行工況,計(jì)算時(shí)是以?xún)杀米鳛橐粋(gè)整體來(lái)進(jìn)行的,出口壓力取平均值,電機(jī)功率取兩泵之和,流量取兩泵之和。3、循環(huán)水泵的節(jié)能運(yùn)行分析
   雙速改造后的循環(huán)水泵的試驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果如表1所示:?jiǎn)伪玫退龠\(yùn)行時(shí)循環(huán)水流量為28500ma/h,泵揚(yáng)程為17.89m,泵的效率為86.27%;單泵高速運(yùn)行時(shí)循環(huán)水流量為34200ma/h,泵揚(yáng)程為20.12m,泵的效率為82.29%;雙泵低速并聯(lián)運(yùn)行時(shí)循環(huán)水流量為47500I矗泵揚(yáng)程為22.77lrn,泵的效率為85.62%;雙泵高低速并聯(lián)運(yùn)行時(shí)循環(huán)水流量為53000m3/h,泵揚(yáng)程為24.22m,泵的效率為84.95%。
   雙泵低速并聯(lián)運(yùn)行時(shí),循環(huán)水流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單泵低速運(yùn)行時(shí)的循環(huán)水流量,但并聯(lián)時(shí)的循環(huán)水流量分?jǐn)偟矫颗_(tái)泵的流量,卻小于單泵低速運(yùn)行時(shí)的流量;雙泵并聯(lián)時(shí)的循環(huán)水泵揚(yáng)程,較單泵低速運(yùn)行時(shí)的揚(yáng)程有較大提高。雙泵高低速并聯(lián)運(yùn)行時(shí),循環(huán)水流量小于并聯(lián)前兩泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的流量之和,但并聯(lián)時(shí)的循環(huán)水泵揚(yáng)程比并聯(lián)前兩泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的揚(yáng)程都大。試驗(yàn)結(jié)果與前面分析的相同性能泵并與不同性能泵并聯(lián)的理論工作原理是相符的。
   由試驗(yàn)結(jié)果還可知,雖然單泵低速運(yùn)行時(shí)的流量比單泵高速運(yùn)行時(shí)的流量稍小,但泵效率卻較高,且單泵低速運(yùn)行時(shí)的發(fā)電機(jī)功率遠(yuǎn)小于單泵高速運(yùn)行時(shí)的發(fā)電機(jī)功率。因而在冬季選擇單泵運(yùn)行方式時(shí)應(yīng)盡量選擇單泵低速運(yùn)行。同理,在夏季選擇雙泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí),也應(yīng)盡量選擇泵效率較高、發(fā)電機(jī)功率較低的雙泵低速并聯(lián)運(yùn)行方式。4、結(jié)論
   本文首先對(duì)改造后的雙速循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行的工作原理進(jìn)行了分析,分析了循環(huán)水泵在單泵運(yùn)行、雙泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的工作原理。實(shí)施雙速改造后的循環(huán)水泵可以有單泵低速運(yùn)行、單泵高速運(yùn)行、雙泵低速并聯(lián)運(yùn)行、雙泵高低速并聯(lián)運(yùn)行和雙泵高速并聯(lián)運(yùn)行5種運(yùn)行方式,全年可根據(jù)循環(huán)水溫、機(jī)組負(fù)荷靈活進(jìn)行選擇。
   其次本文結(jié)合對(duì)雙速循環(huán)水泵的單并聯(lián)運(yùn)行工況下的泵性能試驗(yàn),對(duì)多種運(yùn)行方式進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性比較,提出了提高循環(huán)水泵運(yùn)行效率的措施,為科學(xué)合理指導(dǎo)循環(huán)水泵節(jié)能運(yùn)行提供了依據(jù)。

 

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