凝结水泵

关键词： 凝结 水泵 工频

凝结水泵（精选八篇）

凝结水泵 篇1

由于商丘裕东发电有限责任公司的凝结水泵为6KV工频电机, 在低负荷情况下, 运行仍保持工频转速, 造成出力过高, 不仅消耗厂用电过高, 而且额定转速下流量过高必须设置再循环控制流量, 增加了控制难度。同时长期工频运行造成凝结水压力一直保持较高, 易引起设备老化损坏。因此, 商丘裕东发电有限责任公司对#1、#2机组凝泵进行了改造, 针对凝结水泵电气控制回路和热工控制逻辑进行了修改, 将电机控制由工频方式改为变频运行。如何实现工频方式到变频方式的改动, 如何实现凝结水流量的变频控制, 如何对就地设备和程序控制进行改动, 这就是编写本文的主要目的。

二、设备改造前状况

改造前1A、1B凝结水泵均为工频运行, 正常情况下, 一台泵运行, 另一台泵备用。当联锁开关投入后, 满足条件:一是运行泵跳闸, 二是凝结水母管压力低, 这两个条件之一发生时联锁启动备用泵。

三、电气设备改动情况

新增加设备为一台高压变频装置, 包括一面控制柜、两面功率柜、两面变压器柜和两面旁路控制柜;新增加三路动力电缆一路为6kV变频器电源, 一路为变频器用220VUPS电源, 一路为变频器用220V直流电源;新增加的开关为6kV1B段6134备用开关、UPS和直流段的备用开关;电机变频改造后, 变频器对两台凝泵电机进行一拖二控制, 正常情况下一台凝泵变频工作, 另一台凝泵作工频备用, 改造后的电气一次系统如图1所示。其中6114、6115开关为两台凝结水泵工频方式的电源开关, 6134开关为变频器变频装置的电源开关, KM1、KM2为凝泵变频器高压电源开关。

四、热工控制系统改动情况

在操作员站上实现1A、1B凝结水泵的启停, 变频器的启停, 1A、1B凝结水泵的联锁, 工频运行和变频运行方式之间的闭锁。除氧器水位调节进DCS控制, 在变频运行情况下其调节输出指令通过变频器控制凝结水泵的转速, 以保持除氧器的正常水位, 原除氧器水位控制手操器和变频控制水位手操器不能同时在自动上;凝结水母管压力低联泵由原来的1.3Mpa变为0.5Mpa, 且除氧器水位低一值时联起备用工频泵。

(一) 凝泵开关控制回路及各变频开关之间的逻辑制定。

1.联锁逻辑。正常情况下, 一台凝泵变频工作, 另一台凝泵工频备用。当一台凝泵变频运行时不进行切至本泵工频运行的操作, 也不进行切至另一台泵变频运行的操作。当联锁开关投入时, 则有以下几种情况:一是变频运行时, 运行变频泵 (KM2/KM1) 跳闸, 联锁启动备用工频泵 (6114/6115) ;二是工频运行时, 运行工频泵 (6114/6115) 跳闸, 联锁启动备用工频泵 (6115/6114) ;三是变频器跳闸时, 联锁跳闸变频器高压电源开关 (6134) , 联锁停运运行变频泵 (KM1/KM2) , 联锁启动备用工频泵;四是变频器故障, 变频器仍在运行方式时, 联锁停运变频器, 联锁跳开变频器高压电源开关 (6134) , 联锁停运运行变频泵 (KM2/KM1) , 联锁启动备用工频泵;五是变频器高压电源开关 (6134) 跳闸时, 联锁停运变频器, 联锁停运运行变频泵 (KM2/KM1) , 联锁启动备用工频泵;六是凝结水泵启动时, 对应出口门联开;凝结水泵停止时, 对应出口门联关。

2.开关闭锁逻辑。第一, 1A凝泵工频电源开关6115允许合闸条件:QS2或KM2在断开位置。第二, 1B凝泵工频电源开关6114允许合闸条件:QS1或KM1在断开位置。第三, 变频器高压电源开关 (6134) 允许合闸条件:变频器没有故障、变频器在停止位置。第四, 变频器允许启动条件:一是变频器没有故障;二是变频器准备就绪;三是变频器发高压合闸允许指示;四是变频器发高压合闸指示 (QS1、KM1、6134全部合闸或QS2、KM2、6134全部合闸) ;五是QS1、KM1、QS2、KM2不能全部在合闸位置。以上条件同时具备时方允许启动。

另外, 为防止误操作, 在电气硬接线回路内已经实现了:一是KM1与KM2互锁, KM1与6114互锁, KM2与6115互锁;二是只有当QS1和QS2合上后6134和KM1或KM2才允许合闸;三是QS1、QS2不具备DCS远程操作功能。

(二) 模拟量控制功能实现。

第一, 除氧器水位调节系统采用多回路调节方式, 调节变量为除氧器水位, 给水流量作为除氧器水位调节的前馈信号。第二, 在自动方式, 给定值由运行人员在操作员站上设定, 除氧器水位信号与给定值进行偏差比较, 差值进行PID运算, 经M/A站输出指令信号送至变频器, 从而控制凝泵电机转速, 达到给水自动。第三, 在手动方式, 运行人员直接操作M/A站, 控制凝泵转速, 此时除氧器水位设定值应跟踪除氧器水位信号, PID调节器输出应跟踪M/A站手动输出指定。第四, 切手动条件:一是除氧器水位信号质量坏点, 二是设定值与实际水位偏差大于400mm, 三是变频器故障, 以上3个条件任一条件满足, 系统自动切为手动调节方式。第五, 跟踪条件:变频器停止状态, 1A、1B凝结水泵变频开关 (KM2、KM1) 均在停止状态, 以上2个条件中任一条件满足, 除氧器水位M/A站输出跟踪0%指令。第六, 除氧器水位高低报警、联锁定值不变;当除氧器水位高于2, 700, 有变频泵运行时, 发30秒脉冲强降变频器指令:无变频泵运行时, 发30秒脉冲强关除氧器水位上水调门。第七, 自动方式下, 除氧器水位调节门输出范围为60%～100% (可根据实际再商定) , 手动方式下, 输出范围为0%～100%。第八, 当凝结水流量小于等于400时, 投自动为除氧器水位单冲量控制, 被调量为除氧器水位;当凝结水流量大于400时, 投自动为除氧器水位三冲量控制, 主调为除氧器水位, 副调为凝结水流量, 前馈为给水流量。

(三) 操作员站画面更改。

一是DCS画面增加高压电源6134电源开关、A凝泵变频电源开关KM1、B凝泵变频电源开关KM2、凝泵变频器操作器, 可以实现对6134电源开关、KM1、KM2和变频器的控制及远方操作。二是DCS画面增加凝结水泵变频手操器, 运行人员可手动操作, 最低指令限制150rpm。三是DCS画面增加A变频联工频联琐按钮、B变频联工频联琐按钮, 投入联琐可以实现A、B凝泵自身变频事故联工频功能。四是对原SCS手操器画面的改动。显示工频启动、工频停止、变频启动、变频停止、故障复位按钮, 显示工频运行、变频运行反馈状态, 显示逻辑操作允许状态。五是对原凝结水系统画面上泵旁边的状态显示增加电机运行转速、电机电流、运行状态。六是在原凝结水系统画面上增加一按钮显示“凝结水变频改造系统图” (类似前面电气一次系统图) 。

五、结语

依据以上所述, 将凝泵控制系统由原来的定速泵控制系统改为变频器控制转速, 实现了凝泵变频运行与工频运行的切换。既减少了正常情况下凝泵变频运行的厂用电损耗, 同时又满足了紧急情况下启用工频运行。此次改造成功后大大降低了凝泵的耗电量, 提高了机组的经济性;减少了凝泵电机启动时的电流冲击, 同时比工频情况下减少了对管路系统的压力和冲击, 提高了系统可靠性, 延长了系统寿命。

摘要：本文介绍了商丘裕东发电有限责任公司采用变频方式对凝结水泵进行的节能技术改造, 针对改造前的情况、改造的技术方案、逻辑策略等应用情况进行论述, 改造后设备运行良好, 节能效果显著。

关键词：变频器,凝结水泵,技术改造,质量控制

参考文献

[1].王斌.变频技术在定州电厂二期工程凝结水泵控制中的应用[J].电气技术, 2010

凝结水泵 篇2

关键词：凝结水泵；变频；热工控制

一、凝结水泵变频改造热工控制的可行性

（一）凝结水系统运行现状。华电包头电厂凝结水泵变频

（以下简称凝结水泵变频）改造前凝结水系统运行情况是一台机组配置两台凝结水泵，正常情况下，一台凝结水泵运行，一台备用。通过除氧器水位调节阀调节除氧器水位。这样，不论在何种运行工况下，凝结水泵转速基本维持不变，出口流量只能由除氧器水位调节阀调节。除氧器水位调节阀为电动执行机构，动作频繁，易出现故障，降低了系统运行可靠性；凝结水母管压力高须提高管道系统的耐压性能，加大了系统泄漏的可能，增加了相关设备的维护费用。总之，凝结水泵出口压力高、除氧器水位调节阀节流损失大，使得凝结水系统效率降低、维护费用提高，最终导致能源浪费，发电成本提高。正常情况下除氧器工作压力是0.5MPa～0.8MPa，消除除氧器至凝结水泵的静压差及管道损失总压降约为0.4Mpa，凝结水母管压力在0.9MPa～

1.2MPa左右即可满足要求。但是机组正常运行起来压力在

3MPa～4MPa，除氧器水位调节阀造成的节流损失相当大。 由上可见华电发电厂DCS控制系统完全满足凝结水泵变频改造的要求。

（二）控制方式。华电包头发电厂凝结水泵变频改造前，由于凝结水泵只能运行在一定转速范围内，在低负荷时变频泵已处于最低限制转速运行，调节性能变差，如没有除氧器水位调门的协助将不能维持除氧器水位。所以只考虑凝结水泵变频调节三冲量自动。根据目前华豫华电包头发电厂负荷分布情况看，发电负荷通常在300MW以上，符合变频泵调节要求。在启、停机或异常运行工况时可利用除氧器水位调门协助控制除氧器水位，完全可以维持除氧器水位在正常范围内。因此，华电包头发电厂具备实现凝结水泵改变频调节控制功能的条件。

二、凝结水泵变频改造热控设计方案说明

（一）热工输入输出信号及控制的确定。变频器与DCS的接口。有DO点、DI点、AI点、AO点这些点对于DCS系统留有备用的通道，并且符合DCS接受点的要求。

（二）热工联锁保护说明。（1）凝结水泵在工频运行时，凝结水压力低联锁备用泵的保护定值不变仍为2.5MPa；（2）凝结水泵在变频运行时，压力低联锁备用泵的保护定值0.6MPa～2.5MPa（随除氧器的压力变化而变化），并且在凝结水泵变频画面中始终跟踪显示压力低联锁保护的定值；（3）在凝结水泵变频器投入“自动控制”时，除氧器水位调节阀自动切换到“手动控制”，运行人员根据负荷情况开大或关小除氧器水位调节阀。为获得最大节能效果，在凝泵转速具备一定调节裕量的前提下应尽量开大除氧器水位调节阀，以降低凝泵转速，具体情况要根据在相应负荷下，进行除氧器水位调节阀开度动态试验后获得；（4）凝结水泵在变频状态下，当变频器启动后联动开启出口电动门，变频器停运或故障跳闸时联动关闭出口电动门；

（三）改造后的运行操作要求。（1）若凝结水泵变频停运时凝结水泵转速未降至20rpm以下即断开凝结水泵变频器1ANB或

1BNB开关，将发出凝结水泵变频器严重故障报警，联锁断开变频器1ABNB开关。（2）OIS设定变频泵转速范围为60～

100%，对应频率30～50Hz，对应变频泵转速约900～1500rpm。

（3）变频器启动后变频泵直接进入变频器设定最低频率20Hz

运行，对应变频泵转速约600rpm，由此向上升速至DCS设定最低频率30Hz，对应变频泵转速约900rpm。（4）当变频控制的工作泵发生故障跳闸，或出力不足等故障时，另一台泵会自动投入工频运行。应将发生故障的泵处理好后，再切至变频运行。在此之前原备用泵只能工频运行，不能调速。（5）变频器由6KV

IA段供电，当变频器带B凝结水泵运行时，如果发生6KV IA段电源失电，此时A凝结水泵因母线失电不会自启，运行人员应立即手动启B凝结水泵工频运行，并关小除氧器上水调门。（6）当变频器故障，短时间不能恢复运行时，可以断开变频器

1ABNB、1ANB、1BNB开关，恢复到改造前的状态，同时变频器可以退出维修。

总结：华电包头发电厂凝结水泵变频改造采用“一拖二”配置，比“一拖一”配置降低了初期投资成本约50%，变频器的利用率也得到了提高。预计其投资将在投运后一年收回。通过整个改造工程的实施，节约了投资建设费用，降低了相关设备的维护费用，大大减少了凝结水泵电机的电能损耗，在各方面均达到了节能目标。

参考文献：

凝结水泵节能改造浅析 篇3

关键词：凝结水泵,变频改造,火力发电厂,锅炉

我公司的机组容量为4×150 MW, 锅炉采用无锡锅炉厂生产的循环流化床锅炉。#1和#2发电机组为南京汽轮机有限责任公司生产的C150-13.24/535/535型单抽、双缸双排气、超高压、一次中间再热、抽汽凝汽式汽轮机;#3和#4发电机组为武汉汽轮机有限责任公司生产的N150-13.24/535/535型单抽、双缸双排气、超高压、一次中间再热、凝汽式汽轮机。DCS控制系统采用上海艾默生公司生产的OVATION系统。每台机组配置有3台凝结水泵, 正常情况下为2台运行、1台备用, 依靠凝结水调整门调整水量。凝结水泵的型号为460III-6, 额定流量为192 t/h, 扬程为194.8 m, 配电机的功率为160 k W。

1 机组改造前的状态

改造前, 当机组容量达到130 MW时, 2台凝结水泵已无法满足生产运行的要求, 需要同时开启3台凝结水泵。但运行3台凝结水泵既增大了节流损失, 还提高了电耗, 不利于我公司经济效益的提升和机组的安全、稳定运行。

2 改造过程

为了合理安排泵的运行方式, 提高凝结水泵运行的可靠性, 特别是降低凝结水泵电耗, 我公司决定改造凝泵。根据我公司凝结水泵的实际运行状况, 并通过与水泵厂家的沟通, 与已成功改造凝结水泵的单位的交流, 决定将此次改造分为以下2步: (1) 更换2台凝结水泵的叶轮和导叶, 材质为2 Cr13, 其他部套和零件仍用原有部件。通过计算, 改造后的凝结水泵流量为213.3 t/h, 扬程为220 m。 (2) 在保持原电机不变的情况下, 在2台增容泵中加设了变频器控制。变频器选用ABB的产品, 变频器容量与原凝结水泵电机相匹配, 变频器控制由机组DCS控制系统控制。

3 变频控制技术介绍

交流变频调速技术是集电力电子、自动控制、微电子和电机学等学科于一身的高新技术。由于该技术具有较大的功率因数、节能效果, 以及输入功率小、启动顺畅、控制精度高等特点, 目前已被广泛应用于风机、泵类电动机的调速控制中。为了保证生产具有可靠性, 各种生产机械在设计配用动力驱动时均留有一定的富余量。当电机无法在满负荷状态下运行时, 除了无法达到动力驱动的要求外, 多余力矩还增加了有功功率消耗, 进而造成电能浪费。对于风机、泵类等设备, 传统的调速方法是通过调整入口或出口挡板、阀门的开度, 进而调节给风量和给水量, 其输入功率大, 且在挡板、阀门的截流过程中能源消耗过大。当使用变频调速时, 如果流量要求较低, 则通过降低泵或风机转速即可满足生产要求。

由流体力学可知:

式 (1) 中:P为功率;Q为流量;H为压力。

流量Q与转速N的一次方成正比, 压力H与转速N的平方成正比, 功率P与转速N的立方成正比。如果水泵的运行效率恒定, 当调节流量下降时, 则转速N将按一定比例下降。此时, 轴输出功率P按一定立方关系下降, 即水泵电机的耗电功率与转速近似为立方比的关系。因此, 当流量Q降低时, 可调节变频器输出频率, 使电动机转速N按一定比例降低, 进而使电动机的功率P将按三次方关系大幅度降低。采用该方法比调节挡板、阀门的方式节省40%~50%的电能, 从而达到节电的目的。

4 改造后的效果

凝结水泵节能改造后, 从机组运行的实际情况看, 运行2台增容凝结水泵即可完全满足机组满负荷运行的要求, 且变频器的功率为93%左右, 不仅实现了2台运行、1台备用的运行方式, 也达到了节能的目的。通过初步计算, 凝结水泵节能改造前, 3台凝结水泵运行对应的电功率约为410 k W;节能改造后, 双泵变频运行的功率约为249 k W, 节电率达到了39%.

按照改造后节电率为35%计算, 我公司对机组的年平均利用时间为5 000 h, 其中, 3台泵运行3 000 h、2台泵运行2 000 h, 对应的电机耗功分别为410 k W和273 k W, 年节电量为621 600 k W·h, 可增收25万元左右。此次改造的费用为75万元左右, 3年内可收回成本, 且改造工期较短, 利用机组小修的时间即可完成改造。

5 结束语

节能减排不仅是我国常抓不懈的艰巨任务之一, 也是我公司近年来的工作重点。此次凝结水泵的节能改造既实现了2台运行、1台备用的运行方式, 保证了机组的安全、稳定运行, 也将变频调速控制技术成功地应用在了凝结水泵设备上。通过变频调速改造, 实现了凝结水泵的快速、稳定、可靠、高效运行, 降低了值班人员的劳动强度, 延长了电气设备的使用寿命。

参考文献

凝结水泵变频运行能耗分析 篇4

1 凝结水流量的调节方式

在电厂运行的过程当中, 由于工况的变化, 凝结水流量需要做出相应的调整。

凝结水量的调节主要有两种方式, 一种是针对定速泵, 流量的调节主要通过改变调节阀的开度来改变管道的沿程阻力来实现;另外一种是通过改变泵的转速来实现流量的调节。

通过图1可以看出两者的差别。对定速泵, 泵的H-Q曲线是不变的, 当工况变化, 流量由Q1变为Q2时, 我们需要减小调节阀的开度来提高泵的扬程至H3, 泵的运行工况由A点调整到C点。而对于变频调节, 泵的H-Q曲线会随着泵的转速变化而改变, 我们可以找到一个合适的转速, 使泵的H-Q曲线与所要求的流量、扬程相匹配, 见图1中B点, 此时, 流量为Q2, 而扬程是该工况下调阀最大开度所对应的凝泵所需扬程H2。根据泵的轴功率与流量和扬程的关系P∝QH, 通过变频调节流量可以减小泵的能耗, 起到节能的目的。

2 凝结水泵轴功率估算方法

泵的轴功率计算公式为:

其中:P为泵的轴功率, k W;g为重力加速度, 取9.8m/s2;Q为质量流量, kg/s;H为泵的扬程, m;η为泵的效率。

(1) 式中, 流量可通过机组运行工况的热平衡图得到, 泵的扬程和效率在定速和变频运行两种情况下则有较大差别。对定速泵而言, 可以通过泵厂家提供的水泵在额定转速下的性能曲线直接查出泵的扬程以及效率, 但是对于变频运行的水泵, 在泵的转速没有确定的情况下, 厂家无法提供性能曲线, 我们只能通过额定转速下的性能曲线来计算泵变速运行后的参数。

前面已经提到, 在泵变频运行的过程中, 为了减小管路的阻力损失, 调节阀是保持最大开度的, 此时, 泵所需要的最小扬程可以通过下式计算:

其中, δh为除氧器水位与凝汽器水位的高差;△p为管道的沿程阻力损失 (调节阀最大开度) ;pcyq为除氧器内部压力;pnqq为凝汽器内部压力。

在确定了流量Q和扬程H之后, 就可以根据相似定律[1]来计算泵在变频运行情况下的效率。

相似定律给出了变速运行凝结水泵在相似工况 (比转速相同) 下的流量Q, 扬程H与转速之间的关系:

将 (3) 式平方与 (4) 式相比, 可以得到在相似工况下泵的流量与扬程之间的关系:

其中, c为常数。

式 (5) 表明, 在泵的H-Q图上, 相似工况下, 扬程随流量的变化曲线是一条通过圆点的抛物线H=c Q2。

图2给出了变频凝结水泵效率分析的过程。图2中A点为凝泵的实际运行工况点, Q1为该工况下凝结水流量, H1为通过 (2) 式计算出的凝结水泵所需要的最小扬程。通过圆点和A点可以做出一条抛物线, 见图2中的相似工况曲线, 该曲线是由A点的相似工况组成的曲线, 该相似工况曲线与额定转速下扬程曲线的交点A'为额定转速下A点的相似工况。A'点对应的效率η1可以从泵的性能曲线中得到。根据文献[2], 凝结水泵变速运行时其水泵效率的降幅较小, 一般认为在80%额定转速以上时, 使用比例定律计算各项参数具有足够的精度, 而在80%额定转速以下时, 比例定律可能会有一定误差, 但基本可满足工程计算需要。故A'点对应的效率η1可以近似认为是泵在A点的运行效率。

在确定了泵的流量、扬程和效率之后就可以根据泵的轴功率计算公式来估算泵的轴功率。

3 实例分析

通过上面的分析可以看出, 通过改变泵的转速来调节凝结水流量, 可以降低泵的耗电量。但是, 不同运行工况, 泵变频运行的节能效果却有较大差别, 下面针对某350MW供热机组的几个典型工况来进行具体的分析。

本工程中, 凝结水泵额定转速为1480r/min。在泵定速运行的情况下, 扬程和效率均从泵厂家提供的性能曲线中查得。在变频运行时, 因凝结水管路中设备较多, 如低压加热器、轴封加热器, 另外还有流量测量装置的影响, 沿程阻力的精确较困难, 因此, 在文章中在最大流量工况下取用各设备厂家提供的最大阻力, 并根据达西公式按各其他各工况流量对沿程阻力做了修正。除此之外, 其他数据均来自于工程中数据。

按照《火力发电厂设计技术规程》要求, 凝结水泵选型时按最大流量和扬程选取并留有一定裕量, 因此, 在额定转速下, 所有运行工况凝结水泵的扬程均偏高, 都需要通过改变调节阀开度来调节流量, 这就增加了泵的能耗。采用变频运行后, 调节阀保持最大开度, 各个工况泵的轴功率均有不同幅度的下降。

通过表1的比较可以看出, 机组负荷越低, 凝结水流量越小, 泵的轴功率下降幅度越大, 节能效果越明显, 例如, 夏季工况 (TRL) 下轴功率只降低18%, 而50%额定工况 (50%THA) 下轴功率的降幅达到了77%。表中我们也发现一个特殊的工况———额定抽汽工况, 虽然该工况下凝结水泵给水量很小, 但是, 由于采暖回水 (400t/h) 均回至凝结水管路中, 沿程阻力仍然较大, 除氧器压力也与TRL工况相同, 所以泵所需的扬程较大, 因此节能效果并不像机组低负荷下那么明显。

以上分析均没有考虑变频器和电机的损耗。实际上, 变频器本身有一定的能耗, 其效率约为95%[3], 而且, 当电机降低转速后, 磁滞损耗, 涡流损耗, 定转子铜耗等都有所上升[4], 根据电机厂家提供数据, 当泵的转速在额定转速80%以上时, 效率基本不变, 约为95%, 但是当转速降低至70%时, 效率降低至92%, 随着转速的进一步降低, 效率也会有更大幅度的下降。

表2在表1的基础上考虑了变频器和电机的损耗, 对凝结水泵的耗电量进行了比较。

从表2的计算中可以看出, 即便考虑了变频器的损耗和电机效率的下降, 凝结水泵变频运行的优势依然很明显。按节能效果最差的TRL工况考虑, 一年运行5500小时, 每年可以节约用电75.9万千瓦时。因此, 凝结水泵设置变频器是电厂节能的一个有效手段。

4 结束语

文章提出了对凝结水泵变频运行轴功率的估算方法, 并使用其对某350MW供热机组的典型工况进行分析, 结果表明, 各个工况下, 变频运行均有一定的节能效果, 凝结水流量越小, 所需要扬程越低, 变频运行的节能效果越明显。总之, 对凝结水泵设置变频器是降低能耗、减少厂用电的一项有效措施。

摘要：文章从泵的基本理论出发, 提出变频凝结水泵效率及能耗的估算方法, 并结合具体实例进行了能耗的分析, 计算结果表明, 设置变频器可以有效的降低能耗, 减少厂用电量。

关键词：凝结水泵,变频器,能耗

参考文献

[1]郭立军.泵与风机[M].中国电力出版社, 1997.

[2]徐甫荣.高压变频调节技术应用实践[M].中国电力出版社, 2007.

[3]范维浩.高压变频器与液力耦合器调速的比较[J].变频器世界, 2004.

宁德电厂凝结水泵节能优化改造 篇5

福建大唐国际宁德发电有限责任公司3号汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的CLN600-24.2/566/566型。凝结水泵采用沈阳水泵厂生产的2台100%容量10LDTNA-6PC-ND型, 共6级, 首级叶轮为双吸形式, 导流器为螺旋形双流道导流壳, 5个次级为单吸同向排列的斜流泵结构, 机组正常运行时1台运行1台备用, 配用电机功率2 000 kW, 其设计参数如下:

型号: 10LDTNA-6PC-ND型

流量:Q=1 617/1 281 m3/h

扬程: H=393/352 m

转速: n=1 480 r/min

虽已计划进行电机变频改造, 但为了达到进一步节能目的, 节约厂用电。该电厂与天津市智新源科贸有限公司在国内首次共同对10LDTNA-6PC-ND型凝结水泵进行全面节能优化改进研究, 探讨火电机组定速凝结水泵如何科学地进行优化改进。

2 改造措施

2.1 凝结水泵节能优化诊断试验

为了制定节能优化改进方案提供科学依据, 对凝结水泵进行节能优化诊断试验, 其测试项目如下:

a. 3号机A凝结水泵的性能测试 (工频) 。

b.机组额定负荷时凝结水泵管道阻力测试。

c.系统综合参数测试。

d. 3号机A凝结泵改前变频运行工况下性能测试。

2.2 问题分析

通过诊断测试和叶型分析, 发现该凝结水泵存在下列问题。

a.配套性差。在工频运行工况下, 凝结水泵调整门节流压降太大, 在接近额定负荷工况下, 调整门节流扬程△H为水泵总扬程H的36.06%, 可见节流损失之大。

b.泵效率较低。泵效率最高只有77.79%, 且性能与设计值81%相差较大。根据运行统计和试验比较, 3号机A凝结水泵比4号机凝结水泵性能差, 耗电大。

c.改为变频后, 低速凝结水泵振动大, 稳定性差。

d.制造工艺较差, 有铸造缺陷, 盖板内侧有蜂窝麻点, 流道光洁度差, 且对称性差。

e.通过对比, 凝结水泵在扬程341.36 m时, 流量应达1 600 t/h, 测量只有1 487 t/h, 相差100 t/h多, 除表计误差外, 是因管道系统泄漏大, 造成泵的耗电大。

3 节能优化改进的技术方法

3.1 提高配套性, 优选确定改后最佳设计参数

凝结水泵的容量选择原则只考虑设备老化、性能下降以及正常的管道系统的泄漏。对于特殊情况只能靠备用泵来解决, 这样才能避免出现为解决极特殊情况下的问题, 而牺牲长年的效益, 才能避免设计裕量大、经济性差的问题, 才能达到最佳节能效果。根据诊断测试和以上原则, 机组接近满负荷 (596.7 MW) 的凝结水量为1 487 t/h, 再按7%的裕量计算选定最佳设计流量为1 591 t/h。再根据流量Q=1 600 m3/h时可知管道阻力为84.3 m, 几何扬程H0为145.3 m, 保留调整门节流损失为扬程40 m, 即总扬程为H=84.3+145.3+40=269.6 m, 按此推算, 确定改后最佳设计参数为Q=1 600 m3/h, H≥270 m, η>81%。

3.2 减少调整门的节流压降, 削减扬程

a.采用空装和假套替代的办法将第4级叶轮拆除。由于导叶壳仍然存在, 要增加流阻, 会造成整泵效率下降2%以上。

b.保留的4个次级叶轮外径车削2.67%, 也会造成泵效率下降1%左右。

3.3 水泵通流部分改造

除了弥补拆除和切削叶轮造成的泵效率下降外, 还需进一步提高泵效率, 必须对泵进行通流部分改造, 即采用模型优化试验和专利技术对叶轮关键局部型线进行改进, 提高泵的效率和汽蚀性能。根据实践经验和高效泵的设计原则, 水泵效率的高低, 主要取决于叶轮出口与导叶入口的匹配和叶轮入口流动特性的好坏。因此, 该泵通流部分改进的核心是改变叶轮叶片与导叶叶片进出口关键型线, 以及导叶喉口面积。

3.3.1 首级叶轮

3.3.1.1 叶片进出口叶型优化

a. 叶片入口端头采用鱼头形叶型, 并增大入口角β1 (平均增大1.8°) 和开口数a1 (增大0.5 mm) , 同时消除叶片入口节距误差和开口误差 (使其误差≤0.5%) , 使叶片入口均匀对称。

b. 增大叶片出口角β2 (1.2°) , 并使叶片出口厚度逐步缓慢修薄到3.5 mm, 修薄非工作面长度达90 mm, 同时也消除叶片出口节距误差 (使其误差≤0.5%) , 从而使叶轮出口流道均匀对称, 提高泵的运行稳定性。

3.3.1.2 叶轮轴面流道型线的优化

a. 叶轮颈部直径D0由ϕ283.5 mm优化到ϕ284.2 mm, 轮毂直径Dd由ϕ88 mm优化成ϕ87.2 mm, 并消除D0、Dd的偏心。

b. 叶轮出口宽度b2由108.6 mm优化扩宽到112.5 mm, 并消除两侧盖板内流面及中间隔板的局部瓢偏。

3.3.1.3 叶轮整体流道优化

提高叶轮流道光洁度、平整度, 使所有的流道 (包括与相邻部件的过渡区) 达到园顺平滑, 不平整度≤0.1 mm。

这样, 不但可改善叶轮进出口流动, 明显提高泵的效率和汽蚀性能, 使高效区略向大流量推移, 而且可使叶轮内的液流均匀对称, 消除水力原因引起的振动, 提高泵的稳定性。

3.3.2 首级蜗壳

a.优化隔舌型线, 修磨呈鱼头形, 扩大喉口面积2%。

b.提高蜗壳流道光洁度。

3.3.3 次级叶轮 (2、3、4、5号)

叶型优化基本原则同首级叶轮, 只是具体数据不同。

a.入口角β1平均增大1.8°, 出口角增大1.1°。

b.D0从ϕ280 mm优化成ϕ282 mm, Dd由ϕ123 mm优化成ϕ119 mm, 并消除偏心。

c.出口斜宽b2′:由64 mm优化扩宽到68.5 mm, 增大出口段通流面积, 并消除前后盖板内流面的瓢偏。

3.3.4 导流壳

a.优化导叶入口型线, 修磨呈鱼头型, 并增大导叶喉口面积1.6%。

b.导叶出口段修。

c.导叶两测纯角修磨呈圆弧形, 减少导叶进口流动阻力, 提高叶轮出口与导叶入口流动的匹配。

d.提高导流壳流道光洁度、平整度。

3.4 提高检修装配工艺, 消除低速振动

a.每个叶轮做静平衡、高速动平衡试验和探伤检查。

b.严格按厂家工艺要求进行组装, 并保证合理的密封间隙。

3.5 运行方式优化

重点是减少凝结水系统的阻力和泄漏治理。

4 改造效果

改造后进行了停机状况下工频性能试验、变频正常运行工况下性能测试和开启调整门旁通门试验, 分析如下。

4.1 从工频状态下改造前后性能曲线比较可见, 水泵最高效率从77.79%提高到了82.17%, 提高了4.38%, 扬程下降了60～85m, 电功率下降了340～490 kW, 平均每小时可节电400 kW·h以上, 节能效果明显。

4.2 3A凝结水泵改造前后变频运行工况, 试验性能曲线如图1所示, 泵效率平均提高了4%以上, 电功率明显下降。

不同负荷下, 3A凝结水泵改造后节电量见表1。

按平均每小时节电110 kW·h, 年运行7 000 h计算, 年节电量为110×7 000=77×104 kW·h, 按上网电价0.4元/kW·h计算, 年节电效益为0.4×77=30.8万元, 投资回收期仅10.5个月。

4.3 通过调整门旁通门开启试验, 满负荷时, 电流下降7A, 电功率下降73 kW, 改后虽然大小调整门均已全开, 但仍然有节流损失达7.46～12.58 m。通过运行优化, 实施调整门旁通门开启的运行方式优化试验, 可使凝结水泵的耗电量平均每小时再节电40～50 kW·h。

4.4 水泵改造后, 变频运行工况下满负荷时, 最大电功率只有1 288.05 kW, 这对今后凝结水泵节能优化改进时合理选择变频器的功率是有指导意义的。

4.5 由于改进中的采用精细加工及动静平衡试验, 消除了变频工况下低转速 (低负荷) 时水泵的振动问题, 减少了调整门的节流损失。

5 结束语

在国内首次对 10LDTNA-6PC-ND型凝结水泵的进行全面节能优化研究, 通过对原叶轮、导流壳进行通流部分改造, 提高了泵的配套性和效率。经工频试验表明, 水泵效率得到显著提高, 性能指标达到了国内先进水平。通过对凝结水泵全面节能优化改进研究, 对大型调峰机组的定速凝结水泵的节能优化方案, 应该是先进行凝结泵的节能优化改进, 解决水泵本身的配套性和提高运行效率后, 再实施电机的变频改造或同时进行, 这样可以大大减少变频器的功率, 节约变频器的改造费用, 达到最佳节能效果。

摘要：通过对宁德电厂凝结水泵进行优化改造, 以提高水泵效率, 降低厂用电量。试验数据表明, 改造后凝结水泵节能降耗效果明显。

关键词：凝结水泵,节能,优化

参考文献

[1]A.J斯提潘诺夫 (美) .离心泵与轴流泵[M].北京:机械工业出版社, 1980.

浅析凝结水泵落水的分析及处理 篇6

关键词：135MW,凝结水泵,落水,空气管路,处理

众所周知, 火电厂中凝结水泵是发电厂热力循环过程中不可缺少的重要设备, 因此维持凝结水泵的连续、稳定运行是保持火力发电厂安全、经济生产的非常重要的工作。由于凝汽器是在高度真空的环境下工作的, 因此凝结水泵的入口处空气极易漏入, 影响泵的正常运行。

下面将我们在工作中遇到的问题及解决方案简要介绍如下:

徐州诧城电力有限责任公司新投产的2×1 3 5 M W循环流化床机组, 汽轮机采用哈尔滨汽轮机厂生产的冲动式超高压、高温中间再热、双缸双排凝汽式机组, 七级回热抽汽。所配套的凝结水泵为2×100%容量, 型号为NLT200—360×5, 扬程为164~160m, 其电机工作电压6KV, 额定电流26A, 上海凯士比泵业有限公司生产。

凝结水泵除了供除氧器的主凝结水外, 最重要的还有两路:一路供锅炉两台电动给水泵的密封水, 而且是其唯一来源;另一路供锅炉冷渣器冷却水, 供锅炉排渣时冷却冷渣器。机组自投产以来凝结水泵主要存在下面两种异常现象:

(1) 凝结水泵出口压力下降, 同时电流、出口流量大幅波动。

(2) 在锅炉冷渣器排渣时出现电流、压力波动引起备用凝泵联动。

凝结水泵的异常直接引起凝汽器水位升高, 除氧器水位降低, 严重影响给水泵的安全运行及锅炉冷渣器的正常工作。

1 问题分析

1.1 我们分析可能存在如下因素

(1) 入口滤网堵塞。

(2) 泵的入口存在漏空现象。

(3) 运行调整方式不当。

(4) 从备用泵通过空气管倒吸入空气。

(5) 凝泵密封水不足, 导致密封不严产生空气漏入现象。

1.2 根据上述分析, 我们进行逐一分析、排除

(1) 凝泵入口滤网堵塞的可能性。异常发生后, 我们作出历史变化趋势后发现:它是在较短的时间内发生, 压力下降较快, 呈突然阶跃趋势。为排除这一疑点, 在异常发生前后对滤网进行数次清洗, 但效果并不令人满意, 为了确保入口滤网的可靠, 我们加装“入口滤网前后差压大”报警。

(2) 针对泵的入口存在漏空的可能。我们对凝结水泵入口前所有的连接法兰, 放水门管道的焊口进行检查, 对密封水系统, 特别是盘根处, 全面检查及处理, 但效果并不明显。

因此, 我们将怀疑的重点集中到到第五、六两项因素。

(3) 在进一步的分析过程中, 重点检查凝结水泵的抽空气平衡管。根据现场测量的有关数据, 我们发现运行凝结水泵的抽空气平衡管的温度为65~80℃, 在正常情况下, 凝结水的温度应该和热井温度一致, 不超过50℃。那么高温汽源从何而来?从现场看出:凝结水泵的抽空气平衡管与#1、#2、#3、#4低加的空气管并列共用一根母管后进入凝汽器, 由于四台低加的抽空气压力大于凝汽器内部汽侧的压力, 因此可以断定, 四台低加的抽出的空气不但排挤了凝结水泵的抽的空气, 而且部分去了凝结水泵。从理论上讲四台低加抽空气管中的蒸汽在凝结水泵的入口处遇到低温的凝结水立刻凝结成水, 正常情况下不会立即引起凝泵的汽化, 但是低加抽空气管中是蒸汽与空气的混合物, 其中的空气也同时进入凝泵的入口, 当它不能被及时抽出时, 在凝泵的进口筒体内的空气就会越积越多, 最终影响了凝泵的正常上水工作。这一点, 从我们所做的数次历史趋势也能证明。当空气积累到一定程度后就回导致凝泵出口压力、电流、流量大幅度波动, 出力降低, 严重后则直接导致给水泵因为密封水失压而跳闸。为此我们采取如下措施:安排人员不间断巡视, 再次出现凝泵这种情况后, 立即临时关闭四台低加的抽空气分门, 凝结水泵很快恢复了出力, 至此终于找到了问题的症结。

(4) 关于在锅炉冷渣器排渣时引起凝泵工作异常。作为冷却冷渣器冷却水的凝结水加热后回水至#2低加入口。一般情况下经过在冷渣器换热后, 可以将凝结水加热至120℃左右, 而#2低加水侧入口温度的急剧升高, 也极大地排挤了该低加的抽汽换热, 使得#2低加的抽空气管压力升高, 从而进一步阻碍了凝结水泵的抽空气平衡管的正常工作。加剧了凝结水泵的工作的不正常。这种情况在煤质较差的情况下, 锅炉需要大量连续排渣时表现尤其明显。

2 解决整改

通过以上的分析找出了问题的所在, 确定以下方案:

(1) 改造原有的凝泵抽空气系统, 把凝结水泵的抽空气平衡管单独引至凝汽器, 与四台低压加热器的抽空气管分开。

(2) 杜绝凝结水泵入口漏空, 尤其不能让停运的凝泵漏空, 适当加大盘根密封水的流量, 保证凝泵盘根的密封水畅通无阻。

(3) 虽然在第一方案中将凝结水泵的抽空气平衡管与四台低压加热器的抽空气管分开, 但是并不能完全消除#4-2低加水侧入口温度的急剧升高带来的对凝结水泵异常工作的影响, 为此对运行方式作以下调整:

(1) 将锅炉的排渣方式由大量、定期方式改为勤排、少排, 并且加大炉渣在冷渣器内停留时间, 降低了冷渣器的出水温度。

(2) 要求热控对凝结水泵联动的控制逻辑中加一延时模块, 延时时间暂定为两秒, 以避开凝结水压力的短暂波动。

(3) 在凝结水泵的入口滤网加装“滤网前后差压大”报警信号。

自从采取以上措施以来, 彻底解决了凝结水泵的工作异常, 有力地保证了机组的安全生产。

3 结语

导致凝结水泵落水的原因很多, 尤其对刚投产的新机组, 必须考虑系统的设计和安装等方面存在的不合理因素。并根据分析采取必要的预防措施。在当前机组的容量越来越大, 自动化程度越来越高的今天, 作为汽机运行人员不仅应当熟悉本专业的知识, 还应当对锅炉、热控等相关知识有所了解, 才能全面地、更好地处理好各种生产异常。

参考文献

[1]邵和春.汽轮机运行[M].中国电力出版社.

核电新型凝结水泵的性能分析 篇7

凝结水泵属于常规岛用泵, 其出现故障会直接影响到凝结水精处理系统的工作, 进而导致二回路水质恶化, 影响常规岛二回路的正常工作[2~4]。同时凝结水系统耗电量较高, 对凝结水泵设计选型等实施技术改造有利于提高泵组效率、增强整个机组的运行经济性[5]。

核电厂的凝结水泵大都采用筒袋型立式多级离心泵。方家山核电项目采用新型NLT500-600-3S型凝结水泵, 并在系统应用上进行一些创新。以下将从抗汽蚀、轴向力平衡、稳定性及密封冲洗方案等几个方面阐述其主要特点, 并与秦山地区的其他凝结水泵进行对比分析。

1 新型凝结水泵性能分析

1.1 提高泵抗汽蚀能力

泵的汽蚀由泵本身的汽蚀性能和吸入系统的装置条件来确定, 所以为了防止汽蚀从两个方面来考虑: (1) 改善泵的工作条件和吸入装置, 来提高泵的有效汽蚀余量。由于从真空凝汽器的热井中把凝结水抽取出来, 凝结水泵很容易发生汽蚀。为此, 在泵安装时把凝结水泵的安装位置位于凝汽器的下部, 与凝汽器保持一个负的安装高度, 这样能够部分提高有效汽蚀余量。 (2) 通过减小必需汽蚀余量, 来提高泵本身的抗汽蚀能力。该新型凝结水泵首级叶轮采用双吸式叶轮, 来减小必需汽蚀余量, 进而保证在运行范围内良好的抗汽蚀性能。在首级叶轮的泵壳的吸入口采用吸入喇叭口结构, 同样也是出于此目的。

对秦山二扩项目的凝结水泵的筒体结构进行改进, 在泵的筒体最下方, 加装了导流肋板, 防止产生漩涡, 来提高泵的抗汽蚀能力。同时, 根据ASME标准叶轮采用抗汽蚀材料CA-6NM来提高泵本身的抗汽蚀能力。

1.2 轴向力平衡方案

该凝结水泵属于多级泵, 必须对轴向力进行考虑。该泵首级叶轮采用双吸式结构, 叶轮两侧盖板的压力相互抵消, 所以首级叶轮轴向力抵消。其余两级次级叶轮的轴向力通过在后盖板上开平衡孔来处理, 两个次级叶轮加开平衡孔能够平衡约70%轴向力, 由于平衡孔会引起叶轮的容积损失增加, 这样就必须在设计时增加泵的功率。

秦山二扩项目的凝结水泵除了在次级叶轮上开平衡孔外, 还采用平衡鼓结构来平衡部分轴向力。通过在平衡鼓后面用连接管与泵的总的吸入口相连通, 这样, 泵的总的叶轮出口压力与平衡鼓后端压力 (其接近泵总的吸入压力) 在平衡鼓两侧形成压差, 产生一个与总轴向力相反的平衡力。由于平衡鼓后端压力略高于泵吸入口压力, 所以它仅能够平衡掉部分总轴向力, 然后采用了双角接触球轴承来平衡其余所有的轴向力。

方家山项目的凝结水泵在平衡剩余轴向力的方式上进行了改进, 采用了新型推力轴承, 来解决轴向推力的问题。通过与轴连接的推力盘把轴向力传递给推力瓦, 进而传递给泵的基础。它与平衡孔结合使用, 通过平衡孔平衡部分轴向力, 来减小推力轴承的承受轴向力的负荷, 这样有利于提高转子的稳定性。

1.3 降低振动, 增强稳定性

对于立式长臂凝结水泵, 解决泵的振动问题很关键。一般出现泵振动超标, 大都采用通过楔形垫铁来调节基础水平度、保证水泥基础的水平度和复查对中的方式来解决。方家山机组的凝结水泵的基础不同于秦山地区的其他凝结水泵, (1) 它改变传统基础底板设计方式, 采用刚度更高的双层基础底板, 上下底板之间通过钢板连接, 两者之间具有一定弹性, 来降低泵轴承座处的振动水平。 (2) 泵与电机的链接采用弹性联轴器, 联轴器通过两个叠片组件来实现两轴的挠性连接, 降低的轴之间的振动传递。 (3) 筒体底部的导流肋板消除了部分漩涡的产生, 也一定程度增加了稳定性。 (4) 泵的出口弯管, 采用了高强度的设计, 提高了管道的刚度降低泵振动水平。这四种措施使得泵的振动水平大大提高, 经测量双振幅值小于0.04mm。

此外, 在该泵叶轮的布置上也有所创新。秦山地区的大多数凝结水泵都是三级叶轮, 并且所有叶轮都是布置在轴的远离驱动端侧;这样布置就会使悬臂的重心下移, 会出现经过三级叶轮增压后的高压水在叶轮出口至泵排出管之间的中间泵轴承受高压, 并且重负荷轴的数量也增加, 这样泵对诱导振动的敏感程度就会增加;当出现转子动不平衡和水力振动等其他诱因后, 更容易出现振动。针对这种情况, 方家山项目的凝结水泵在首级叶轮不变的情况下, 抬高两个次级叶轮至靠近基础附近, 提升高度为1565mm, 这样抬高了悬臂部分的重心。在不改变首级叶轮工作环境的情况下, 经次级叶轮增压后, 直接经出口管段排出。由此, 泵轴承受高压部分明显减小, 并且减少了承受重负荷轴的数量, 提高了泵整体的稳定性;此外承受最大压力部分上移至泵的基础附近, 也增加了承受高压段的管道的刚度, 增加了泵抵抗诱导振动的能力。但是, 液体经首级叶轮增压后, 经过一个较长的内管到达次级叶轮, 压头有所损失, 如果入口管道或者首级叶轮出现一些波动, 就会引起次级叶轮的入口压力波动, 使次级叶轮有汽蚀的危险。只要经过计算和实验, 确定次级叶轮的合理的抬升高度, 次级叶轮汽蚀就能避免。

1.4 新密封冲洗方案

秦山二期1、2号机组的凝结水泵的密封是采用填料密封, 通过注入外供密封水, 实现填料的迷宫效应和轴承效应。但在使用过程中出现许多问题, 填料造成轴套磨损较严重;填料为排出与轴之间摩擦热, 必须保持一定泄漏, 实际操作起来难以控制。出于这些原因, 秦山二扩和方家山项目的凝结水泵的密封都改为节流衬套配合博格曼双端面机械密封的组合方式。对于双端面机械密封, 合理的冲洗方案能保证动、静环研磨面的润滑和冷却。

秦山二扩和方家山项目的凝结水泵的机械密封的冲洗原理相同, 首先经次级叶轮增压后, 凝结水经过出口管段与泵轴之间的节流衬套;通过节流套上的迷宫槽在较短的长度内实现密封减压作用, 将泵出口的高压凝结水压降低至4.9KPa~11.8KPa。然后冲洗第一道机械密封, 经过特定管道与泵的入口管路连接, 而泵入口管路与脱气管相连, 该管道通向真空凝汽器。这样布局是通过真空凝汽器形成负压, 通过一定的压差使凝结水对机械密封润滑更充分。如果脱气管不开, 就会造成泵的入口管套管内积气, 导致泵气缚不出液。第二道机械密封的冲洗比较复杂, 启泵瞬间用压力为1KPa的外供除盐水进行降压到0.2KPa~0.61KPa时对第二道机械密封进行冲洗;当启泵排水管段建立压力后, 从泵出口管段引出一路凝结水对第二道机械密封冲洗, 同时由于外供水管段逆止阀作用, 使外供水被切断。

秦山二扩项目的凝结水泵第二道机械密封的注入水最初来自常规岛闭式冷却水SRI, 如果发生泄漏, SRI系统的水会通过常规岛二回路, 依次经过凝结水泵、低压加热器、给水除氧器、高压加热器, 进入到蒸汽发生器中。由于SRI系统添加了钠盐, 会使得排污系统Na离子超标进而影响电厂的WANO指标。而常规岛除盐水分配系统SER的水质和运行工况都可以达到凝结水泵第二道机械密封注入水的运行要求, 为此扩建机组凝结水泵第二道机械密封注入水改从SER供水。

而在方家山项目, 考虑到凝结水抽取系统CEX的凝结水泵第二道轴封水来自常规岛除盐水分配系统SER的管网, 该道轴封水回水直接排至常规岛废液收集系统SEK, 再由SEK排至常规岛废液排放系统SEL。该方式一方面造成了SEL系统排放负担过重;另一方面也导致SER水浪费。为此, 将凝结水泵的第二道轴封水来源改为引自凝结水泵出口母管, 凝结水泵第二道轴封水回水通过汽轮机轴封系统CET的轴封冷却器的蒸汽冷凝水至凝汽器疏水U型水封入口疏水管再返回至凝汽器, 形成完整的闭式循环, 同时也保证了第二道密封水源的可靠性 (只要有一台凝结水泵运行即可) , 减轻了SEL排放负担及避免浪费SER水。

2 结语

从抗汽蚀、轴向力平衡、稳定性及密封冲洗方案等几个方面, 与原有核电凝结水泵进行对比。结构优化后的新型凝结水泵的性能在以下方面得到提高。

(1) 该泵采用双吸式首级叶轮、筒体下方加装导流肋板、叶轮采用抗汽蚀材料等方式增强了泵的抗汽蚀能力。

(2) 在平衡轴向力方面, 采用双吸式首级叶轮和次级叶轮上开平衡孔平衡掉了70%轴向力, 剩余轴向力平衡方式不同于原有核电凝结水泵, 将由平衡鼓平衡方式改为采用新型推力轴承平衡, 这样不仅平衡了剩余轴向力而且减少了泵的容积损失, 提高了泵的输出效率。

(3) 通过改变传统基础底板设计, 采用双层基础底板;改善筒体底部的导流状况;抬高次级叶轮高度进而提升悬臂部分的重心等方式, 来减少对诱导振动的敏感程度, 保证了泵整体的稳定性。

(4) 将填料密封改为双端面机械密封, 并对第二道密封冲洗方案进行优化, 保证密封基础上使冲洗水循环使用, 冲洗方案更合理, 还节约冲洗用水, 进一步提高了经济性。

该凝结水泵的优化原理为以后新型凝结水泵的进一步开发提供了一定指导。

摘要：针对核电新型凝结水泵, 从抗汽蚀、轴向力平衡、稳定性及密封冲洗方案等几个方面与原有核电凝结水泵对比, 阐述其性能优势及优化原理, 为新型凝结水泵的开发提供指导。

关键词：凝结水系统,凝结水泵,核电用泵

参考文献

[1]汪映荣.核电与常规电的异同[J].中国核电, 2011, 4 (2) :180～187.

[2]徐秀生.浅谈我国核电用泵的技术发展方向和目标[J].通用机械, 2009, 7:59～63.

[3]于晓龙, 程继顺, 杨凯利.600MW机组凝结水溶氧量高的原因分析及处理[J].中国科技信息, 2010, 23:26～27.

[4]王爱玲, 潘振波, 马跃华, 等.压水堆核电站凝结水精处理系统选择研究[J].热力发电, 2011, 40 (4) :20～23.

凝结水泵电机振动超标的分析与处理 篇8

关键词：凝结水泵,振动超标,分析,处理

0 引言

某电厂4台机组均为N300-16.7/537/537-2型亚临界、一次中间再热、单轴双缸双排汽、凝汽式汽轮机。每台机组配置2台凝结水泵, 一台运行一台备用。凝结水泵为上海凯士比泵业有限公司生产的立式多级水泵, 型号为12NL-160型, 流量355 t/h, 扬程158 m, 电压6000 V, 转速1475 r/min。

电厂辅机运行中最常见的缺陷就是振动、温度, 下面结合实例对该厂凝结水泵振动的产生、分析和处理进行介绍, 希望对类似的缺陷处理有一定的借鉴作用。

1 原因分析

4号机B凝结水泵2007年大修完成后便一直存在振动大问题, 2009年利用4号机组停机大修期间对该泵组进行了原因排查。停机脱开电机与泵体联轴器后, 空转电机, 测量电机上端部水平位置最大振动值为280μm, 查看2007年检修记录, 因当年电机空转时振动大, 将电机返厂做动平衡等方法消除, 但电机经返厂安装就位后空转振动仍大, 迫于当时检修工期较短, 未对该泵进行彻底的检查。

对该泵组产生振动的原因初步分析, 发现造成水泵振动的因素较多, 从设备安装主要环节开始排查, 并从泵组的基础及地脚螺栓、泵体台板底座的水平度、泵体安装的垂直度、连轴器找中心情况、电机的本体质量情况等方面着手。[1]

(1) 检查泵组台板底座与基础的接触情况。如垫铁接触不好, 二次浇灌时未振捣, 造成浇灌层空鼓, 将会使泵组运行振动增大。

(2) 检查电机与水泵的地脚螺栓是否紧固。如地脚螺丝松动, 势必造成泵组运行振动增大。

(3) 检查电机与水泵的中心位置是否在规定范围内。常见原因就是中心不符合要求而引起振动。

(4) 检查电机与水泵的连轴器之间有无足够的轴向间隙。确保两半连轴器因热胀冷缩自由的沿轴向连续运行, 必须有一定的伸缩量, 否则可能造成电机在热态时振动值增大。

(5) 凝结水泵进出口管道强制对口连接造成附加应力, 进出口管道运行膨胀不均造成附加应力, 也是导致泵组振动产生的原因。

2 检查情况

根据上述原因分析, 在#4机组停机后安装下列步骤对B凝结水泵进行了检查。

(1) 脱开电机与泵的联轴器螺栓, 空转电机, 测量电机上端部水平位置最大振动值为280μm。检查电机与泵联轴器中心偏差, 最大偏差值30μm, 此时电机联轴器中心向扩建端偏15μm。中心偏差在合格范围内。

(2) 检查电机与水泵的连轴器轴向间隙值, 实测结果为0.95 mm, 大于制造厂要求的最小伸缩量0.8 mm, 电机轴向有足够的热胀冷缩余量, 排除了因转子受热膨胀受阻而产生的振动。

(3) 松开水泵进出口法兰螺栓前, 在泵组水平和垂直方向架百分表监视。法兰螺栓松开前后百分表数值变化最大值为0.05 mm, 水泵出口法兰处垂直方向向下位移0.05 mm。

(4) 水泵进出口法兰脱开, 使泵体独立后重新空转电机, 振动还是没有减少。将测振仪放在振动最大的水平位置上, 停运电机, 振幅未见明显减少, 但伴随转速下降振幅缓慢下降。根据电机厂的出厂试验报告, 电机出厂时的振动测试值为27μm, 可暂时排除电机动平衡引起的振动。

(5) 检查电机支座连接螺栓、台板底座地脚螺栓均无松动, 排除了因螺栓紧固件松动而引起的振动。

(6) 起吊电机及电机支座后检查台板底座的水平度。测量水平, 发现台板水平偏差最大达到0.28 mm/m, 出口侧高、进口侧低, 再加上管道连接后产生的位移, 已知水泵转子长度约4.5 m, 将该偏差折算到水泵下导轴承处, 那么该处转子径向偏差近1.26 mm, 必然会造成动静碰摩引起振动。[2]

(7) 起吊泵体、筒体及台板底座检查垫铁及二次浇灌情况。发现部分垫铁布置不规范, 接触面积偏少;台板底座与混凝土的接合处有细小的裂纹, 台板底部与垫块之间有较多的空隙未完全灌浆, 二次浇灌层未填充整个空间, 存在空鼓现象, 靠近筒体部位甚至无二次浇灌的混凝土, 造成基础结构不够牢固。

3 处理结果

(1) 将原二次浇灌层铲除, 不得有浮灰浆存在, 应凿出新的毛面直至露出原基础面。在台板底座地脚螺栓两侧及台板底座加强肋板处划出垫铁布置区域, 为增加台板底座稳定性, 在垫铁间距较大处增设垫铁, 使垫铁间距不大于300 mm。安放垫铁处的混凝土表面应剔平, 并应使两者接触密实且四角无翘动。[3]

(2) 按规程要求配置垫铁后吊入台板底座。对台板底座、外筒体结合面找平, 外筒体结合面水平达到制造厂要求允许值0.05 mm/m, 确保了外筒体结合面的水平及泵体的垂直;通过加装调整垫片等手段, 找正了电机支座结合面水平, 达到厂家要求允许值0.05 mm/m。

(3) 二次灌浆是安装阶段的一个重要组成部分, 二次灌浆质量好与坏关系到泵组的整体性及稳定性。因荷载大部分集中在二次灌浆层上, 所以必须保证设备底座灌浆密实度。灌浆之前用压缩空气吹扫表面上的灰尘, 彻底清除设备底座及侧面上的油污等杂物。灌浆24 h前, 要向混凝土表面喷洒清水湿润, 灌浆前清除模板内的积水。向设备基础底部灌浆时, 严禁振捣, 以免产生离析, 从一个方向慢慢浇灌, 以保证底座下不留气孔。对底座浇灌时, 浇灌工作连续进行, 直到灌浆结束。灌浆完后及时进行养护, 定期进行浇水, 养护时间不少于7天。

(4) 检查水泵转子各零部件配合间隙及磨损情况, 主要包括:导叶、叶轮、诱导轮、水瓦、螺旋套、轴承及各定位套等[4]。检查发现诱导轮、首级叶轮磨损严重, 证实了由于台板底座不平产生的动静摩擦, 检修过程中对磨损严重的部件进行了更换[5]。在对泵组解体后, 按照规程规定对转子进行弯曲度测量, 弯曲值不超过0.02 mm, 符合规程要求。

(5) 泵组组装完毕后电机空载运行, 测量电机上端部水平位置最大振动值为110μm, 在数值上降低了许多, 但仍处于较高水平。将进出口管道连接后重新空转电机, 振动无明显变化, 说明管道连接后对泵组无附加应力。带泵试运初期测量电机上端部水平位置最大振动值为70μm, 满负荷后降至55μm。分析认为:该情况只能说明2007年大修中泵组检修质量差, 存在台板底座水平度超标现象, 使电机轴承室与水泵轴承室不同心, 电机转子垂直度差, 电机轴承有碰磨现象, 造成了B凝结水泵组振动大。经过一段时间的运行, 电机轴承磨损到一定程度, 电机组装过程产生的碰摩外力消失, 电机满负荷时振动降低, 经过运行摩擦一段时间后, 电机转子在垂直方向自动找正。

4 结语

通过以上分析处理, 泵组振动的问题已基本解决, 正常运行期间振动在50～65μm之间。立式凝结水泵组振动值超标涉及安装、检修质量和运行方式等多方面的原因, 任何一个环节出现偏差都有可能造成振动增大或设备损坏。因此要求在检修过程中严把质量关, 确保机组的安全稳定运行。

参考文献

[1]李锐波.立式凝结水泵组振动监测及处理方法探讨[J].中国新技术新产品, 2010 (17) :6～7

[2]阎冬梅, 房健.立式凝结水泵振动大问题探讨[J].黑龙江科技信息, 2010 (12) :9

[3]DL5011—1992电力建设施工及验收技术规范 (汽轮机机组篇) [S]

[4]刘宏战.凝结水泵轴承振动超标原因分析及处理[J].华北电力技术, 2007 (Z1) :148～151