水泵改造

关键词： 钢铁 轧钢 等为

水泵改造（精选十篇）

水泵改造 篇1

河北文丰钢铁有限公司是一家集烧结、炼铁、炼钢、轧钢、发电等为一体的中外合资钢铁联合企业, 总资产84亿元, 拥有职工7000余名;主要产品为生铁、钢坯、宽厚板材、中宽带钢、轻轨等, 已达到年产铁350万吨、钢350万吨、材335万吨的生产能力。2008年全年实现营业收入172.36亿元, 荣列“2009中国企业500强”第319位。在2008年后半年钢铁形势严重下滑的情况下, 公司领导组织全体干部职工开展了“降本、提质、增效、节流”劳动竞赛活动, 从企业内部挖掘潜力, 从点滴做起, 节约能源, 降低成本, 提高产品质量, 从而在激烈竞争的市场中取得了较好的经济效益。水泵节能改造就是其中一项节能项目。

二、水泵改造的目的

冶金企业要正常生产就离不开冷却循环水、冲渣水等, 水泵在冶金企业用量很大, 并且配套的电机功率也较大, 由于水泵的效率较低, 往往能耗较高。为了达到节电的效果, 减低成本, 只有将水泵进行节能改造, 提高水泵的工作效率, 在满足生产要求的水流量和压力前提下, 节约水泵电耗。

三、水泵改造原理及实例

通过多元流动理论对水泵叶轮进行更换, 其他零部件仍用原来的, 改造费用低, 工期短, 节电效果明显, 是一项值得推广的项目。

例:炼铁厂高炉循环水泵节能改造:

原泵设计参数:流量Q=1184 m3/h扬程H=69 m转速n=1480 rpm

配套电机功率N=315 KW电压V=380 V额定电流I=576 A

1.改造前水泵实际流量Q1=1000 m3/h扬程H1=48 m运行电流I1=560 A

每天耗电:W=Nt

按0.5元/度计电费, 一天用电费:

F=7518.8×0.5=3759.4 (元)

2.改造后水泵流量Q2=1100 m3/h扬程H1=48 m运行电流I1=455 A

每天耗电:W=Nt

按0.5元/度计电费, 一天用电费:

F=6109×0.5=3054.5 (元)

一台水泵改造后一天节约电费:

F’=3759.4-3054.5

=704.9 (元)

一年一台水泵可节约电费:

FN=704.9×365=257288.5 (元)

年节电:W=Nt

四、小结

循环水泵节能改造方法措施与案例 篇2

我公司长期致力于水泵系统节能服务，改造了数十台循环水泵，有丰富的实践经验和体会，在此和大家交流、分享。

我们把水泵系统节能原理概括为一句话，就是“用高效水泵在高效点工作，降低管路损失尤其是降低或消除节流损失”。

这句话包含了高效水泵（水泵效率）、高效点、管路损失三个关键词，也是水泵系统节能的三个关键点。

（1）高效水泵（水泵效率）：要节能，水泵效率必须高。水泵效率高低首先取决于设计水平，其次取决于制造精度和质量；

（2）高效点：同一台水泵，在不同的流量点其效率是不同的，一般在额定工况附近效率最高，如果偏离额定工况较多，水泵额定效率即便很高，其实际运行效率也不高。

再延伸一点说，高效点还要考虑电机的负荷率和电机高效区，也就是说要使整个水泵系统总效率处于综合高效点。

（3）管路损失：管路损失要尽可能降低，尽量消除节流损失。

我们就是通过紧紧瞄准水泵效率、高效点、管路损失这三个关键点，对水泵实际运行工况进行科学分析和诊断，利用先进理论和科学方法，找出水泵系统存在的问题，有针对性地采取切实有效的措施，全面深入挖掘各项潜力，提高水泵额定效率、使水泵实际工作参数处于高效点、最大限度地降低管路损失，通过三方面的有机结合，实现节能目标，这就是我们 的节能原理。

我公司的具体节能措施有以下几点：

1、现场调研，正确诊断系统存在问题，有的放矢，精准确定设计参数。

2、凭借高超设计水平和节能理念，提高设计工况点的额定效率。广泛学习和利用三元流等先进设计理论，结合CFD流场分析和动态模拟，瞄准特定工作范围，借鉴优秀水利模型，采用先进CAD设计软件，最重要的是我们有经验丰富的高级设计师，将几十年的设计经验和体会融入其中，使设计的水泵及叶轮效率接近特定工况的极限值，用高效水泵或高效叶轮（三元流叶轮）替换旧泵或旧叶轮。

3、消除工况偏移造成的效率低下。

普通水泵都是系列化定型产品，用适当间隔的有限的规格参数，来满足千差万别的工况，不可能针对某厂具体需要参数来设计制造。

水泵产品型谱的有限性和实际生产工况参数千差万别的多样性，必然会造成水泵性能参数和实际生产工艺需求及管路实际阻力之间的不完全匹配，这就导致水泵偏离高效运行区间；由于各种原因造成水泵负荷的变化也会导致水泵偏离高效区；这都会导致效率低下，造成能源浪费。

我们根据具体情况，采取各种措施消除工况偏移状况，使水泵重回高效区工作。

4、量身定做，专门设计制造，消除无用功耗。

设计院在工程设计时，一般没有对每台水泵的流量需求、管道阻力进行精确计算，普遍采用类比估算，为了安全可靠相对比较保守。

淄博怡达节能服务公司针对客户实际工况需要，合理确定具体参数，精心设计专门适应于该实际工况的水泵，使水泵能力和实际负荷良好匹配，提高运行效率，实现节能目的。

5、多泵优化组合，系统整体优化：通过对电机、水泵、传动装置、调速装置、管网和工作装置整个系统进行匹配优化设计，合理调度实现经济运行，提高系统总效率，达到节能目的。

具体措施譬如：进行水泵合理配置，根据生产负荷变动进行节能运行调度，实现节能目的；提高电机运行效率等；合理分流、回流；水泵合理串并联运行等等。

6、采用调速节能技术（变频调速、永磁调速器调速、偶合器调速等）。变频调速是水泵系统目前应用最广泛的节能技术之一，已被大家普遍认识和接受，为水泵系统节能做出了很大贡献。但是应该认识到有些工况并不适用，并且变频器本身要耗电3—5%。

7、精密铸造，仔细打磨，从制造环节提高产品质量和精度，提高效率。

8、广泛收集提高水泵效率的最新研究成果和各种小改小革的成功经验以及各种“偏方”“秘方”，然后分析甄别，选择一部分投入大量资金进行试验验证，通过总结、应用积累了许多独特经验，提高了节能服务的技术水平。

要达到好的节能效果，需要根据不同情况针对性地采取不同节能技术，组合选用几种有效节能措施。

和大家分享淄博怡达节能服务公司近期几个案例，让大家对水泵节

能改造效果有一个大概了解（有兴趣的朋友可以从海川化工论坛搜索到更多我公司资料）。

1、某公司#qsn300-m9双吸泵更换我公司特制的高效叶轮后，在流量相同的情况下，水泵电机电流由280A降为230A，节能率达到17.8%

2、某公司# qsn250-m6双吸泵更换特制的高效叶轮后，在流量比原来还稍有增大的情况下，水泵电机电流由223A降为153.8A，节能率达到30%；

3、某化工公司#qsn250-m9双吸泵进行扩容改造，在阀门、管路系统相同的情况下，流量由490方/时增大到560方/时，且效率有显著提高。

4、某化工公司循环水泵 24SH-9B 流量2800方/时，扬程56米，电机560KW，原每小时耗电520度，更换我们高效叶轮后，在流量相同的情况下每小时耗电470度，节省50度。

5、某公司OS350-510B双吸泵更换我公司节能泵实现节能率15%

6、某公司10sh-6A水泵更换我公司节能泵，相同流量电流由145A降为105A,节能率27%。

用三元流高效叶轮替换法进行循环水泵节能改造的步骤与特点：

根据用户水泵实际运行工况．以完全满足用户实际运行需要为前提，根据射流——尾迹全三元流动理论，借助PCAD、CFD等设计软件，再融入高级工程师多年积累的丰富经验，综合优化，重新设计、制造加工可互换的高效率三元流叶轮，换装于原水泵壳体内即可，原设备基础、电机、管路等都不需要改动，施工简单快捷，项目实施安全方便，节能效果显著，可谓水泵节能改造的首选方案。

循环水泵电机双速改造效能分析 篇3

[摘要]文章阐述了循环水泵电机双速改造在大唐淮北发电厂的应用，介绍了改造后的试验情况，并着重对改造前后的效能和节电情况进行了分析与对比。结果表明，对循环水泵进行双速改造，不仅提高了循环水系统调节的灵活性，而且投资省，节能效果显著，降低了厂用电量，带来了可观的经济效益，为电力企业的“节能减排”工作取得了较成功的经验，据有重要的推广价值。

[关键词]循环水泵调速分析节能

0引言

大唐淮北发电厂8号机组投产于2005年8月，汽轮机为东方汽轮机厂生产，型号为N210—12.7／535／535—2型，属超高压中间再热三缸二排汽冷凝式机组。机组配备两台1400KLA-31型循环水泵，属立式斜流泵结构形式。与循环水泵配套的电机为YLKS800-10型，额定功率1700kW，电压6kV，额定电流200A。

8号机组经过一年的运行检验，发现其所配备的循环水泵运行性能不够理想，加上与循环水泵配套的单速电机在运行中转速恒定，运行方式单一，机组的循环水量不能根据运行工况进行转速调整，电能浪费严重、设备效率偏低，尤其是在低负荷或较冷季节运行时，这种状况更加不利于提高机组的经济效益。为响应国家“节能减排”政策，厂部于2006年提出将此项工作作为研究重点，商讨对循环水泵电机进行调速改造，使之能够根据机组运行工况调控转速，有效提高机组经济效益。

1改造方案的确立

目前，较为常用的改造方法有两种，即加装变频调节装置和对电机进行双速改造。

第一种：加装高压变频器对循环水泵电机转速进行调速控制。这种方法是要添加变频设备，设备的优点是调速作用明显，但费用投入大，施工工期长。

第二种：将循环水泵电机进行变极改造(10极改为10／12极双速)。这种方法是利用电机本身条件，将电机进行单速改双速，经验成熟且费用低、工期短，但带来的经济效益不如变频装置。

上述两种改造方法都能做到对循环水泵的转速进行调控，保证在改造后的循环水泵的可调性能够提高，达到节能降耗的目标。经充分论证和分析，针对8号机组设备运行年限和工程造价等情况，认为第二种方法比较符合我厂实际，决定对8号机组循环水泵电机采取单速改双速的改造方案。

2007年1月，结合8号机组中修机会，按计划将8号机组两台10极循环水泵电机改造为10／12极双速电机。

2方案的实施

进行电机单速改双速改造，是利用电机原有绕组结构，在不更换定子绕组和不降低原绝缘等级的情况下，将电机原单一极相组接线拆开引出至附加接线盒中，通过改变电机内部绕组接线方式(在电机附加接线盒中进行极相组连接)，形成595／495r／min两种转速，达到改变循环水泵转速的目的。

8号机组循环水泵电机改造前、后数据对照见表1。

3改造后的试验及效能分析

(1)循环水泵电机在单速改双速后即投入运行，为了验证循环水泵在电机改造后运行的实际效果，淮北发电厂在2008年2月下旬，委托安徽省电力科学研究院到现场对电机改造效果进行试验。试验方案中将循环水泵运行方式分为甲泵低速运行、甲泵高速运行、甲乙泵低速并联运行、甲乙泵高速并联运行、甲泵低速乙泵高速并联运行、甲泵高速乙泵低速并联运行、乙泵低速运行、乙泵高速运行等8种工况进行(见表2)。

从试验测量及计算数据汇总表的结果可以看出，循环水泵电机单速改双速运行，高速结合低速并联运行对提高机组效益明显，电机改造效果理想。这是因为电机在低速运行中，经改造后的电机额定功率只有1400kW，比原高速运行时的电机额定功率1700kW减少300kW，耗电量明显降低。另外，经对试验测量及计算数据分析认为，循环水泵在低速运行时的运行效率明显高于高速运行，分析原因是由于该循环水泵在选型时对扬程选择过大，使循环水泵的实际运行点远远偏离水泵设计工作点，当降低转速运行相当于降低了水泵的设计扬程。

(2)电机改造前、后效能分析(参照省电科院试验测量及计算数据汇总表数据整理)

选择8号机组两台循环水泵改造前具有代表性的运行方式为：春、夏、秋三季两台泵高速并列运行4000h，冬季一台高速运行2000h(按全年运行6000h计算)。

春、夏、秋季两台水泵高速运行：

(1620+1707)×4000=13308000(kW·h)。

冬季1台水泵高速运行：

1515×2000=3030000(kW·h)。

循环水泵改造前全年用电量合计：

13308000+3030000=16338000(kW·h)。

在对循环水泵电机进行改造后，通过调整循环水泵的转速，可组合为5种运行方式：即双高速、高低速、双低速、单高速、单低速。运行时可根据循环水温、机组负荷进行灵活选择(由于甲循环水泵存在缺陷，未进行双低速长期运行试验)。

如还是按机组全年运行6000h考虑，循环水泵运行方式按照4种来组合进行，夏季两台泵高速运行2000h(2.8个月)，春、秋季一台泵高速与一台低速并列运行2000h(1.4个月)，冬季一台泵高速运行2000h，则：

夏季两台水泵高速运行：

(1620+1707)×2000=6654000(kkW·h)

春、秋季水泵1台高速1台低速运行：

(1512+1107)×2000=5238000(kW·h)

冬季1台水泵高速运行：

1512×2000=3024000(kW·h)

改造后循环水泵用电量合计：

6654000+5238000+3024000=14916000(kw·h)。

循环水泵电机改造后节省电量：

16338000-14916000=1422000(kW·h)

如按每度电价O.36元计算，可节约费用为：

1422000×0.36=51 1920(元)

(3)对投资回报等指标的分析计算：8号机甲、乙两台循环水泵电机双速改造投资共计26万元，按上述计算方法，当年可收回设备改造投资。

从改造后的试验测量及计算数据汇总结果看，各种试验工况下的运行效率均比改造前有了较大幅度的提高，循环水泵可根据机组负荷状况和季节特征进行各种运行方式组合。如能在春、秋季保持2台水泵低速运行、冬季保持l台水泵低速运行，取得的经济效益将更为显著。

由于循环水泵本身的性能问题，使水泵整体效率变差，特别是甲循环水泵效率过低。试验结果分析认为循环水泵有进一步改造的必要，专家建议：如改造循环水泵，扬程宜选择在高速下(流量16000m3／h左右)26～28m，节电效益会更显著。

4改造后循环水泵运行中的注意事项

(1)8号机组经改造的两台循环水泵电机，乙泵较甲泵效率高。由于甲泵存在效率低的问题，故不经常投入使用，有待于对水泵进行处理，以提高循环水泵的整体效能。

(2)在冬季单台循环水泵运行时，循环水流量会比双水泵下降很大且使循环水流速降低，为保持凝汽器效率，宜投入胶球清洗装置运行。

(3)因为循环水泵在低速运行时会使循环水扬程偏低，可能造成发电机氢冷器中的冷却水流量下降或断流，这时要根据情况及时投入氢冷升压泵运行，保证发电机氢冷器冷却水正常投入，不致因冷却水流量下降或断流对发电机造成危害。

(4)由于电机进行双速改造时没有添加开关等设施，使电机不能够在运行中进行转速切换，故需要在改变转速前先将电机停电，然后才可进行电机内部绕组接线联片调整，进行此项操作的时间显得偏长。

(5)循环水泵电机在改造后的试转和运行中，发现电机上部推力轴承的温度均较改造前有显著升高。在改造前轴承运行温度为73℃，改造后为84℃，高于电机制造厂规定的标准(报警75℃，跳闸80℃)。经与改造厂家共同对此现象进行检查，没有发现原因。分析可能是由于上轴承原装测温元件损坏后，重新更换的元件与原测温元件型号不符有很大关系。经与电机制造厂专家协商研究，将循环水泵电机推力轴承温度报警值调整到88℃、将跳闸值调整到95℃。将循环水泵电机推力轴承运行在规定的范围内，值得注意的是要在夏季高温季节时应加强这方面的监视。

5结束语

循环水泵电机变频改造 篇4

北京现代车身二工厂使用155台点焊机完成车体的焊接工作。每台点焊机均由循环水进行实时冷却, 各循环水管道逐级汇合, 最后通过一个处理中心对循环水进行冷却、过滤, 重复利用。

1. 车身工厂的循环水系统运行图见图1。

2. 车身工厂水泵房及环境条件。

车身二工厂循环水共三套循环系统: (1) 主循环系统。包含两台132kW主电机及过滤器等设备。 (2) 水冷却系统。包含两台30kW电机。 (3) 备用冷却系统。包含两台30kW电机。循环水泵房温度为10～35℃, 相对湿度为85%～90%, 符合变频器运行的环境要求。

3. 车身工厂水泵房运行原理图 (见图2) 。

二、变频控制电机的节能原理

原循环水系统水泵电机的电压恒定, 水泵时刻是以满载荷运行, 仅依靠出水管的阀门对出水的压力进行调节, 存在着能量浪费。

1. 变频控制转速的节能原理。

水循环系统中, 流量调节方法一般为阀门控制法和转速控制法两种。此前, 车身工厂一直使用流量阀对车身工厂的循环水进行流量、水压的控制。如图3所示, 当流量从QA下降到QB时, 稳定工作点由A点移到B点, 供水功率PA与OEBF区域的面积成正比。

转速调节法是通过改变水泵转速来改变水的流量及压力。管道一般处于全开状态, 如果水泵转速改变, 则压力也改变。采用转速调节法时, 压力随着转速改变而改变, 但管阻特性则保持不变。如图3所示, 当流量从QA下降到QB时稳定工作点由A点移到C点, 供水功率PB与OECH区域的面积成正比。

从图3可看出, 采用转速调节法比采用阀门调节法节约的功率△P与HCBF区域的面积成正比。由水泵特性得出以下关系:Q1/Q2=n1/n2, 即流量与转速成一次方关系;而电机实际功率与转速成三次方关系, 即P1/P2= (n1/n2) 3。由此可知, 采用转速调节法的节能效果很明显。

由电机转速公式n=60f/p, 其中, n为电机同步转速, f为供电频率, p为电机极对数, 可知电机供电频率f与转速成正比。这样, 采用变频器调速时, 变频器的输出频率与流量、压力及电机轴功率也有上述的n次方 (n=1, 2, 3) 比例关系。

2. 变频控制转速原理。

车身工厂从循环水房出来的压力设定为4.5MPa。由于ROBOT程序内设定的循环水流量为固定值7.5L/min, 因此要求循环水泵房出水压力也为固定值。这一条件可由管道内的压力传感器进行检测, 并将检测数据发送至变频器, 从而根据水压对电机的转速进行调节 (见图4) 。

3. 变频器的选用。

三菱变频器F系列专用水泵变频器型号为FR-F740-S160K-CHT, 适用电机功率范围132～160kW。

三、能源节约分析

由于无法对水泵房电机使用时间及耗电量进行单一的测算, 只能通过理论值对节约金额进行估算。水泵房电机使用情况以2009年为基准进行计算。由于水泵房电机仅在长时间停产或者定期检修清污时才停止运转。2009年水泵房电机累计停止运转12天 (国庆节设备改造6天, 春节设备改造6天) , 正常运行353天, 计8 472h。

1. 改造前耗电量计算 (2009年) 。

电机能耗=U·I·cos, U为运行电压, I为运行电流, cos为功率因数, t为运行时间。2009年耗电量为380×186×0.88×1.732÷1 000×8 472=912 668.5kW·h。

2. 变频器控制后的耗电量。

测得使用变频器后的电压为239V, 电流为183A, 耗电量=239×183×0.88×1.732÷1 000×8 472=564 762.1kW·h。

3. 节约量。

一台132kW主电机每年可节电347 906.4kW·h, 1年累计可节约19.48万元, 设备改造费用为11.4万元, 投入1年即可收回改造投资。

四、变频器控制电机的优点

1. 降低了能源消耗。

2. 使电机软启、停和降速运行, 减少了振动、噪声和磨损, 延长了电机的使用寿命和维修周期。

3. 安装了水压检测装置, 使得水压更加稳定, 增加了设备稳定性。

参考文献

[1]刘栋良, 赵光宙.交流伺服系统及其控制策略综述[J].电气时代, 2006, 2.

水泵改造 篇5

挑战杯的金奖项目，节电率在33%以上，客户不必承担改造成本

水泵节能改造为何遭遇“不接受”

吴奕 张明平本报记者 李润文 《 中国青年报 》（2013年02月04日 09 版）

江苏大学的马正军遇到一个烦恼。以他为首的“腾图”创业团队针对城市供水系统推出的节能改造方案，获得了第八届“挑战杯”全国大学生创业计划竞赛金奖。节能减排，是我国“十一五”规划纲要的重要内容，马正军信心满满地注册了公司，但和政府节能主管部门、企业相关负责人的接触中，他才发现，目标客户对节能改造的态度却是3个字——不接受。

水泵造成的能源浪费让人咂舌

2010年，马正军考取了江苏大学流体中心研究生。因为对水泵着了迷，他自学了大量水泵知识。由于广泛应用在各个工业部门，水泵是我国的能耗大户，年耗电量占到全国耗电量的20%多，且每年呈现出递增的趋势。从水泵的设计水平来看，我国已接近国外先进水平，可是在制造、工艺技术水平和系统运行效率方面，都和国外存在不小的差距，“仅2010年因水泵造成的能量浪费就高达1700亿千瓦时。”马正军意识到，水泵造成的能源浪费极其严重，节能改造迫在眉睫，而且国家对节能服务产业有着强有力的政策扶持，他嗅到了创业的先机。

怎样让水泵的运行更节能更智能？研究生3年，马正军边搞科研攻关边创业。

2011年，马正军申请注册了腾图节能科技研发中心，为用泵企业提供水泵的节能方案并研发水泵节能的新技术，并把目标市场锁定为城市供水和工业循环水系统。

“腾图”对各个城市自来水公司都进行了电话和问卷调研。“我们的水泵站运行得很好，根本不需要节能改造。”“不可能有很大的节能空间吧？”“节能改造会不会导致城市供水中断？”“改造影响了供水系统的稳定怎么办？”„„一股脑的怀疑和质问没有影响马正军和团队的创业热情，马正军说：“节能改造提供的服务是无形的，我们只有把无形变为有形，让企业看到节能可以产生效益，才最具有说服力。”

试点改造节能三分之一

解决水泵能源浪费主要分为两步，先是进行水泵能耗评估，而后节能改造，针对能源浪费严重的地方“对症下药”，实施整改，杜绝或减少浪费。

马正军对水泵节能信心十足的理由是，“腾图”已经有自己的专利产品——便携式水泵能耗评估仪，节能改造依托的是江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心和流体机械及工程国家重点学科这两个“国字头”平台，这样的软硬件资源在泵节能领域是独一无二的。目前，“腾图”核心技术已申请发明专利四项、软件著作权一项，同时获国家、省部级科技进步奖四项，全国大学生节能减排竞赛特等奖。

2011年，马正军的公司对徐州一家小型化工企业循环水系统进行了节能改造，改造后整体节电率在33%以上，一年就为企业节省电费4.5万元。

“企业进行节能改造是零投资、零风险。”马正军说，节能改造的所有费用均由“腾图”承担，节能改造完成后，双方按照合同约定与客户分享节能收益。

节能改造遭遇无人问津的尴尬

以水泵节能改造的创业计划参加“挑战杯”竞赛，从江苏省金奖到全国金奖，马正军一路顺风顺水。然而，“腾图”入驻江苏大学生创业孵化基地一年多，愿意合作的企业还是寥寥无几，马正军感受到了真正的压力。

“平台好、技术先进、客户零投资”，这样的创业优势“腾图”都已经具备，最让马正军苦恼的是在国内节能改造的大环境还不成熟，在和政府节能主管部门、企业相关负责人多次的接触中，客户对节能改造的态度还是3个字——不接受。“大家都能意识到企业有节能的空间，可是，对节能改造是否会影响正常生产存在担忧，更觉得自己没有节能改造的责任和义务。”

水泵改造 篇6

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：

电厂循环水泵优化改造 篇7

关键词：循环水泵,分析,改造

1. 存在问题及原因分析

胜利发电厂一期2台200MW机组,配备48P-26I型循环水泵(湖南源江生产),为大型立式单级单吸蜗壳式离心水泵,配用电机功率1250kW。运行中发现存在如下问题。

(1)运行效率低,电耗高。循环水泵的实际运行效率分布在60%～78%,比设计值偏低8%～16%,使循环水泵的耗电上升,厂用电率大约增加0.2%以上。

(2)泵的运行工况与设计工况不符。循环水泵的实际扬程分布0.19～0.205MPa,而其设计扬程0.241MPa,导致泵效率低。

(3)泵的运行方式与主机的运行不相适,不同季节难以调节凝汽器的最佳冷却水量。为获得凝汽器最有利真空,循环水温不同,所需循环水量也不同,而循环水温随气候条件的变化而变化,冬、夏之差最大达30℃。通常循环水泵是按循环水温等于或略高于年平均水温(一般22～26℃)时,凝汽器的最有利真空而选型设计的,当循环水温偏离年平均水温时,需要改变流经凝汽器的冷却水量,以使凝汽器真空最佳。目前,发电厂200MW机组循环水泵配置两台50%容量泵,不设备用容量。这样循环水泵的运行方式,只有采用两台泵并列或单台运行,显然这两种运行方式不能满足不同季节凝汽器最佳真空的要求。

另外,采用通过调节泵的运行台数来调节循环水量,以适应不同负荷不同季节主机的运行需求,而这种方法使泵的工作点进一步偏离高效点,从对该型泵的工业试验中知,当减少一台泵运行时,运行泵的工作点将进一步移向大流量侧,由于这种斜流式高比转数泵大流量时的陡峭特性,使泵的运行效率大幅下降(只有35%左右)。不同季节难以调节凝汽器最佳冷却水量,机组循环水泵的配置方式常年采用一种运行方式,显然不能适应不同季节不同循环水温时凝汽器最佳真空的运行要求。而采用调节运行泵台数时,由于高比转数泵的陡峭特性,泵的运行工况进一步偏离设计值,使泵的效率进一步降低。

(4)泵的通流部件设计不合理。按照实际运行工况泵内通流部件壳体内流速偏高,对该循环泵叶轮及壳体的型线测绘发现,叶片的进、出口安放角均不合理,出口水流与静止部分的安放角偏差较大,壳体通流能力不足,以及叶轮与壳体通流面积配合不当等,导致泵的效率与先进水平存在差距。

(5)部件结构设计不合理、可靠性差。源江48P-26I型立式循环水泵采用传统的上、下两个滚珠轴承的支撑方式,由于滚珠轴承的承力面积小,承受冲击载荷的能力差等缺点,特别对于大型立式泵体,这种悬吊式结构径向的疲劳冲击,使滚珠轴承不能长期安全运行,短则运行一个月泵的径向振动增大,需频繁更换滚珠轴承,且由于设计结构复杂,特别是泵体的下轴承拆卸更换十分不便,不仅增加检修的工作强度,而且影响整台机组的安全可靠性。循环水泵的出口通过大、小头扩散后直接连接出口蝶阀,由于扩散后水流的紊乱,出口蝶阀剧烈抖动,开关困难,影响设备的安全运行。

(6)电机功率选择不当,使电机线圈运行温度偏高。电机长期处于满负荷运行,致使风冷电机的线圈温度长期处于上限,特别是夏季,最高线圈温度126℃以上,不得不在现场安置电风扇进行强制通风冷却,严重威胁机组及设备的安全运行。

2. 改造措施

基于以上问题,决定对循环泵进行综合改造。根据电厂现场设备系统实际情况,综合考虑循环水系统管道阻力特性曲线及机组最佳真空,决定将该循环水泵改为双速斜流式水泵(图1)。

(1)对水力效率η进行修正计算。水力效率是决定水泵性能的重要参数,正确的水力效率修正计算是准确控制改造后泵的性能参数与实际运行相吻合的关键。设计过程中在卧式、双吸、离心式水泵经验公式的基础上,分析了其他用户几种正在运行的斜流式泵实际运行与设计性能的差别,同时利用了在轴流泵上改造所获得的经验数值,综合了立式、单吸、斜流式水泵的比转数、出口水流与壳体螺旋角之差、出口流速比、进口流速比等参数的影响,重新修正给出了水力效率的计算公式:

式中Q———流量,m3/s

n———转速,r/min

Δα——出口水流与壳体螺旋角之差

m———出口流速比

试验结果表明,按上式修正后的泵的性能参数与设计值吻合。

(2)采用较大的叶片出入口宽度比和小的叶片包角叶轮。通过对其他几种泵的叶形测绘和性能分析得知,增大叶轮的出口宽度,可以拓宽泵的高效区段,即可提高泵的效率。因此设计时考虑电机改双速后各种运行工况,为获得较宽的高效运行区段,叶轮出口宽度b比常规设计大,叶轮出口宽度b与叶轮出口最大直径D2之比为b/D2=0.36～0.41,叶轮出口宽度b与叶轮出口最小直径D1之比为b/D1=0.46～0.54;同时,为了叶轮制造工艺的方便,采用了较小的叶片包角设计。叶片出口边采用大倾斜,倾斜角θ=14°～18°;采用4枚叶片设计,为增强使用性能采用不锈钢整体铸造。

(3)支撑支架改为一体化设计。将转子支撑、轴端密封、橡胶轴承、叶轮后盖板密封、泵体封盖多种配件设计固定于一体支架上,这种一体化固定支架设计充分考虑了制造加工、检修维护的工艺性,一方面尽可能减少制造部件,从而简化制造和加工工艺,保证动静部件同轴度,提高整体组装的精度,另一方面降低检修维护的工作强度,只要拧开36条M36的连接螺栓,起吊轴承支架,整体泵的拆卸便基本完成,可将转子吊出。

改滚动轴承支承方式为橡胶轴承支承,橡胶轴承的包胶材料选用了美国的专利合成橡胶,这种橡胶具有韧性好、耐磨、抗老化强等优点。

(4)泵轴传统的设计是在叶轮内侧装配盘根轴套,实际使用中发现,由于循环水泵工作环境差,盘根轴套锈蚀在轴上,拆卸十分不便,需上压力机压下叶轮,上车床车去盘根轴套,再装配轴套,上压力机装配叶轮,增加了大量检修工作。改造时去掉了盘根轴套,采用了美国的专利喷涂技术和材料,在轴的外表面喷涂一层高强度耐磨陶瓷,其单边厚度大于0.4mm。改造后使制造加工、拆卸检修的工作量大大降低。

(5)泵的支撑方式改为高速耐磨橡胶轴承。去掉传统的防护轴套设计,在对壳体改造时,采用高速耐磨喷涂陶瓷,以提高泵的安全可靠性。采用了轴承支撑、轴承润滑冷却、泵盖及端部密封一体化的结构设计,达到了检修方便易行减轻工作强度的目的。

(6)将动力电机改为双速设置,根据负荷与水温调节循环水量变化。针对泵的运行方式与主机不匹配及电机线圈温度偏高等问题,保持循环泵电机转子线圈不变,改变定子线圈引出线的接线方式及自动控制系统,将循环泵电机定子线圈接线方式改为16级和18级,分别对应370r/min和330r/min两种转速,使电机可以在高、低两种转速下运行,可实现单台200MW机组循环泵5种运行方式,即:在保证凝汽器最佳真空的前提下,根据机组所带负荷多少和不同季节循环水温情况,灵活切换为双泵高速并列运行、双泵并列低速运行、一台泵高速运行一台泵低速运行、单泵高速运行、单泵低速运行。改造后采用的运行方式是:夏季双泵高速并列运行,春秋季一台泵高速和一台泵低速并列运行,冬季两台泵低速并列运行,机组低负荷时,采用单泵高速或单泵低速运行。既满足机组安全经济运行需要,又节约了大量的厂用电。

3. 改造效果

凝结水泵节能改造浅析 篇8

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

循环水泵的增容改造分析 篇9

某电厂有2台125MW汽轮发电机组, 均为上海汽轮机厂生产的超高压中间再热双缸双排汽凝汽式机组。2台机组分别于1988年10月和1989年9月投产。当初设计时考虑机组带基本负荷, 因此, 配置了4台由长沙水泵厂生产的源江48Ⅰ-28ⅠA型单级单吸低速离心泵, 采用并联运行方式通过Ⅰ、Ⅱ母管向两机凝汽器供水, 以适应负荷、气温及倒换的需求, 从而保证机组运行的安全可靠性。但随着电力形势的发展, 电力已进入市场, 该厂2台125MW汽轮机组已由原来的带基本负荷改为调峰运行, 进行频繁调峰, 不仅要降负荷运行, 有时甚至还要停一台机组运行。这样原设计的4台源江48Ⅰ-28ⅠA型循环水泵就不能满足当前形势的需要, 需要对其进行改造。

1 循环水泵简介

该厂#3水泵房所安装的4台循环水泵均为长沙水泵厂生产的源江48Ⅰ-28ⅠA型单级单吸, 低速高心泵, 专门满足该厂2台125MW汽轮机组的供水需要。其设计参数如下:输水量10860～16000T/H, 扬程0.15～0.25MPa, 转速375r/min, 轴功率684kW。其进口配置有型号为ZH-3000、过水量为5.5m3/h、高为17600mm的一次旋转滤网;出口与反冲排污的单排污槽、通流倍率为1:3.04的油动二次旋转滤网相配套。该泵所配用电机为上海电机厂生产的YL1000-16/1730型电机, 功率1000kW, B级绝缘, 电压6kV, 电流132A, 冷却方式采用风机空冷。两机满负荷时, 开3台泵即能满足用水要求, 1台泵备用。该机配用的凝汽器为上海电站辅机厂生产的N7100-Ⅲ型双流程对分制表面式凝汽器, 其循环倍率冬季为50～55, 夏季为65～75, 冷却水温为20℃～33℃, 水压为0.15MPa。该泵的特点是采用便于与电机配合布置的立式布置, 占地面积小, 结构紧凑;吸入口朝下, 便于布置吸入管道;靠联轴器一侧, 设置一道单列向心球轴承, 在填料密封一侧, 设置一道双列向心球面滚柱轴承, 转子的重量及轴向推力均由电机上的推力轴承承担, 水泵未设置推力轴承;由于叶轮尺寸大, 又是单吸, 为不影响水量, 在叶轮下设置一流线型轮毂端帽;属于高比转速泵, 以适应凝汽器及其它换热器对水压、水量的需求。

2 改造的原因

该厂循环水泵在实际运行中, 长期存在输水量不足的情况。在夏季, 由于该地区气温高, 河水温度最高可达34.5℃, 且持续时间长 (有2～3个月) ;枯水季节河床水位低, 水量减少且时间也较长 (有3个月左右) 。这样, 每年约有半年时间真空偏低。同时, 在夏季, 由于河水温度高, 循环水量少, 造成凝汽器真空低, 冷油器油温高, 发电机、励磁机风温高, 使该厂发电设备的安全运行受到了威胁。近几年来, 整个电网进入模拟市场, 该厂调峰频繁, 因此, 在单机及双机运行时, 为保证凝汽器真空, 必需采取两泵单机或两机三泵的运行方式, 这无疑增大了循环水泵的耗电量、耗电率, 降低了机组运行的经济性;同时, 加速了设备损耗, 减少了备用循环水泵的数量, 降低了机组运行的安全性。

从该厂单机单泵的实际运行情况来看, 夏季冷却水温升约为13℃左右, 由此, 可估算出凝汽器在该种换热情况下的循环倍率约为42, 远未达到设计要求。因此, 在目前这种真空严密性、冷却水质及凝汽器堵塞条件下, 要保证真空稳定在较高值的同时降低厂用电率, 就必须对循环水泵进行增容改造。

3 循环水泵的改造措施

鉴于目前的状况, 该厂联系了中国水利水电科学研究院水力机电研究所, 决定对与Ⅱ母管直接相通的#9循环水泵进行增容改造。改造的关键在于:在保证新泵具有与原泵相似的陡降性能曲线及相同的比转速nS的同时, 尽可能在原流量基础上将流量再提高2000～3000m3/h, 降低功率消耗, 提高水泵的运行效率。在这一思想的指导下, 该厂决定采用水力机电研究所研制的LY-24型高新技术, 更换原叶轮并修改叶轮与下泵盖之间的入口密封环及与上泵盖轴封之间的密封环尺寸, 水泵外壳、附件及电机均保持不变。

循环水泵的改造, 除了必须保证制造及安装工艺外, 对于运行而言, 关键是能否获得达到设计要求的流量、扬程, 是否会引起电机过电流、线圈温度超过最高允许值, 以及是否能提高运行的安全性及稳定性。在制造工艺上, 针对高比转速离心泵由于通流截面增大, 在同一通流断面上因旋转半径相差大引起圆周速度相差大而必须采用扭曲叶片这一情况, 采用叶片、轮毂及叶片两侧盖板分别制造, 再根据对称原则对其进行组合焊接的工艺, 保证了过流表面的光洁度、尺寸偏差及加工精度均符合要求;同时, 新叶轮的安装也与原泵的技术要求相同。

通过这一改造, 叶轮的进口直径由原来的925mm增大至950mm;出口直径由242mm增至269mm;叶轮外径由1200mm增至1220mm;叶轮高度由600mm增至620mm。其余的尺寸也作了相应的改变, 以适应原水泵外壳不变, 保证尺寸符合要求, 从而达到在满足性能及比转速要求的前提下增容的目的。

4 改造前后性能的对比

技改前后由省中试所用同一方法对#9泵进行了现场测试, 具体情况如表1所示:

(1) 流量

由曲线对比 (见图1) 得出:在正常的工作水压范围15～20米水柱时, 相同扬程下, 改造后的循环水量增加了2376～3492m3/h。并且随着扬程下降, 水泵内漏流量减少;流速下降, 流动阻力减小, 因而水量的增加量相应增大。换言之, 整个串联管系清洁程度越高, 工作水压越低, 流量较原泵增加得就越多, 从而确保了机房内凝结器及其它热交换器的冷却水量, 保证了夏季单机单泵的正常运行。从当年夏季及该厂#11机大修期间的实际运行情况来看, #9循环水泵均能正常稳定地保证单机单泵及两机两泵的运行, 从而证明#9循环水泵的改造是成功的。

(2) 扬程

再来看扬程情况 (见图1) :从改造前后的曲线对比可得出, 在流量相同 (即保证热交换器有相同的冷却水量) 的情况下, 任取一个流量值13788m3/h, 水压由原来的15米水柱, 升高了7.8米水柱。这对于确保了凝汽器及发电机空冷器的正压出水, 提高运行的安全性;减少加压泵的投用时间, 从而节约厂用电;提高工业水泵的入口水压、出口水压及水量, 提高各热交换器的冷却水流速、传热系数, 冲走堆积杂物, 保证传热效果及机组各系统的安全运行等等都是有利的。

(3) 效率

通过图1中的曲线可知, 改造后的泵效率在85%以上的流量范围是9900～15336m3/h (即ΔQ为5436m3/h) , 扬程范围是19.7～27.75米水柱 (即ΔH为8.05米水柱) ;再看原泵出厂时的效率曲线:85%以上的流量范围是11132～15264m3/h (即ΔQ为4132m3/h) , 扬程范围是15～25.75米水柱 (即ΔH为10.75米水柱) ;由此可见:新泵的高效区较原泵增大, 并且在正常工作范围内 (即扬程在20米水柱以内) 的效率高于原泵。实际运行检测表明, 在正常运行时, 改造后泵效率由81.76%提高到90.51%。此外, 随着水压降低, 效率的提高值增大, 这说明要保证新泵在高效区工作, 水压必须在一定范围之内。这是因为在此范围之内, 盖板磨擦损失、入口密封环泄漏损失以及因流量变化引起的叶轮进口冲击损失均较小的缘故。

(4) 轴功率

在新泵的正常工作范围之内, 即水压在17.1～25米水柱之间时, 流量为15282～11484m3/h, 轴功率为872～912k W, 其中, 最大功率为912kW;原泵在同一水压范围时, 流量为12042～8748m3/h, 轴功率为660～684kW, 最大功率为684kW;改造后轴功率明显增大了208～228kW。其主要原因是输水量大幅度增大。

再看指标表的实测值:在相同工况下, 新泵的水压、水量明显高于原泵, 而此时的轴功率增加值为136.96～161.64kW, 较曲线值小, 这说明原泵的功率损耗远远高于设计的功率损耗, 新泵改造后, 运行效率提高, 功率损耗减小。

(5) 曲线形状及比转速

对#9循环水泵改造前后的性能曲线进行测量可以得出:新泵在扬程由15米水柱增至20米水柱时, 输水量的变化量为2052m3/h;原泵的水量变化量为936m3/h。这说明新泵的性能曲线较原泵更平缓, 扬程变化引起的流量变化高于原泵。

再看比转速, 虽无设计工况下的各参数, 但通过实测指标表可以得出, 新泵的扬程增加幅度小于流量的增加幅度, 即新泵的比转速较原泵有所提高。

(6) 轴封漏水量

由于在此次改造中, 对入口密封环的尺寸进行了修改, 填料轴封的漏水量大大减少, 这在#9泵改造后的实际运行中得到了证明。可见, 修改密封环尺寸, 对于降低轴封泄漏水量, 提高水泵的运行效率效果十分明显。

5 改造后的使用情况

5.1 性能变化

前面的性能对比已经证明了#9泵在改造后, 性能曲线形状及比转速发生了变化, 针对这一情况, 为保证运行的安全性, 除了加强对#9泵、一次滤网水位差、江水水质的监测及清洗一、二次滤网外, 该厂还对二次滤网进行了换型。由于原来的油动二次旋转滤网不但易出现损坏驱动的啮合齿轮, 电磁阀故障及排污时水量损失大等缺点, 更重要的是存在排污死角, 网上杂物不断堆积, 造成循环水泵出水压力升高。所以该厂于当年九月将#9泵二次滤网更换成EPF型反冲排污、电动驱动双排污槽的二次滤网。经实际运行的检验, 该种滤网除节电省水、不易发生故障外, 关键是运行水阻小, 排污能力强, 无排污死角。这对于适应#9循环水泵的增容改造, 保证#9循环水泵始终处于高效、高水量区工作是十分有益的。

此外, 由于凝汽器是循环水泵的最大用户, 而其管板及铜管易出现堵塞, 因而要求运行人员加强对凝结器进出水压、水温及冷却水温升、端差等数值的监测, 适当调整出水电动门并及时进行半边清洗。

#9循环水泵增容改造后, 由于水量增大, 造成入口水流速增大, 一次滤网前后压差增大, 这一方面要求运行人员必须加强对一次滤网的检查工作;另一方面针对该情况, 也应进行适当的改造, 如:在一次滤网前安装浮动拦污栅等, 以保证运行的稳定性。

5.2 并联运行情况

由于#9循环水泵是与#7、#8、#10循环水泵并联向Ⅰ、Ⅱ母管供水, 而#9泵性能曲线又与其它泵不尽相同, 因此会有一定的影响。但由于两种曲线均无不稳定的驼峰形状, 并且在运行中是不允许出现管系所需扬程大于原泵的最大扬程, 因此对其它泵并无太大影响。在实际运行中, 通过比较发现, 改造前后其它泵的电流及出水压力变化不大且运行稳定。

5.3 电机线圈温度

#9泵经增容改造后, 随着流量、扬程的增加, 电机电流增大, 较改造前增加10～15A;根据线圈耗功公式Q=I2RT可知, 电流的增大是引起发热量增加的重要因素之一, 在实际运行中#9泵的线圈温度也高出10℃～12℃。与#9泵相配的电机采用B级绝缘, 通过查找有关资料可知, 用B级绝缘材料的电机最高允许温度为130℃, 同时以往的经验来看, 降低线圈温度的关键在于线圈的散热。通过检查发现, 由于电机上导瓦的润滑油位过高而溢油到下导瓦引起油位高, 正常运行时在轴的回转离心力作用下溅至线圈上;另外, 长期运行过程中线圈上的大量积灰, 都是影响线圈的散热的原因。因此, 2000年8月初, 采用四氯化碳对线圈进行了清洗, 取得的效果十分明显。在当年整个夏季, 气温36℃时, 线圈温度最高在95℃左右, 与其它泵情况相同, 这说明#9泵经增容改造后, 依然能保证电机温度在正常范围之内, 这对于循环水泵的安全运行也是十分重要的。

6 改造后的运行经济性

#9泵改造后的经济性取决于真空提高后所降低的煤耗与#9泵增加的耗电所对应的煤耗两者的技术经济比较。

通过对#9循环水泵增容改造前后的机组真空对比统计整理得出:在机组负荷相同的情况下, 凝汽器的真空平均提高了1.2kPa以上。同时, 通过平时运行中的观察可知, 在其它泵倒换#9泵运行后, 进水压力升高至0.01～0.011MPa, 真空提高了约有1.2kPa。根据本机组的经济指标对煤耗的影响值 (每提高1kPa真空可节约煤耗2.8g/kW·h) 可得出, 提高1.2kPa的真空可降低煤耗3.36g/kW·h。以#9泵年运行时间6000小时进行计算, 则每年因提高真空1.2kPa所节约的标准煤耗量为2018吨, 按标准煤单价327.10元/吨计算, 可节约人民币60.0088万元。

由于#9泵经增容改造后出力提高, 单泵便可保证单机运行的稳定性, 按原来的两泵单机每年运行90天进行计算, 可节电0.8×30×24×3×1000=1728000kW·h, 每千瓦时售电按0.15元计算, 每年可节约人民币2160000×0.15=25.92万元, 而提高出力后全年 (6000小时) 多耗电 (电流升高12A) 为COS∝1, 732×24=0.8×1.732×12×6000×6000/1000=598579.2kW·h, 折合人民币598579.2×0.15=89786.88元, #9泵改造后产生的经济效益为60.0088+25.92-8.9=76.95万元。

锅炉给水泵节能改造 篇10

我公司第二热电站三台锅炉均为UG-130/9.8-M6型高温高压循环流化床锅炉 (额定蒸汽温度:540℃, 额定蒸汽压力 (表压) :9.8 MPa, 额定蒸发量:130 t/h) , 安装有4台DG160-150×10型高压给水泵 (额定流量160 m3/h, 额定压力15.28 MPa) , 系母管系统。为减少循环流化床锅炉磨损、延长锅炉运行周期, 锅炉运行严格控制在额定蒸发量范围内, 实际运行中锅炉给水操作台后压力只需10.5 MPa左右即可满足蒸汽参数要求, 因而造成锅炉给水泵出口压力过高, 锅炉给水调节门开度长期处于小开度节流状态, 产生很大的节流损失。为此决定对DG160-150×10型给水泵进行减少一级叶轮的技术改造, 以减少节流损失, 从而减少给水泵电耗。

1 给水泵改造前运行状况

锅炉给水采用的是母管制, 共安装有4台DG160-150×10型高压锅炉给水泵, 2#给水泵为液力偶合调速泵, 其余3台给水泵为工频泵, 给水泵采取并联运行方式, 正常情况下, 给泵运行三用一备, 2#液力偶合泵与2台工频泵配合运行, 运行过程中, 通过调节2#泵液力偶合器转速来调节给水母管压力。给泵改造前的运行数据统计, 如表1所示。

从表1中可看出正常运行中锅炉的给水压力只需10.5 MPa左右即可满足锅炉的正常运行, 在实际运行中即使2#给泵低速运行时, 给水母管实际运行压力仍达到14.65 MPa, 其中近4.0 MPa的给水压力能量被给水调节门消耗掉, 那么为什么在现场不继续通过调整液力偶合器来降低2#给泵的转速来降低给水母管压力, 这就是以下需讨论的问题。

如图1、图2是2台同型号泵在不同转速下并联运行的性能曲线图。图1中DE为管路特性曲线, 曲线N1为泵在额定转速下的性能曲线, 它与管路特性曲线DE相交于C点, 此点为泵单独运行时的工作点, 此时流量为qv C, 压力为HC。

根据泵的比例定律可知当同一台泵在不同转速下运行时, 其性能曲线Q-H将发生变化, 转速下降后泵的性能曲线Q-H下移, 所以当调整泵液力偶合器, 给泵转速下降至n2时, 给泵的Q-H性能曲线由N1变为N2, 它与管路特性曲线DE相交点即泵单独运行时的工作点由C点变为B点, 流量由qv C变为qv B, 压力由HC变为HB。

图1中N1+N2曲线为工频泵和液力偶合泵调速后并联运行的Q-H性能曲线, 它是根据泵并联后的总流量等于并联各泵流量之和, 并联后产生的扬程都相等的基本规律而画出的, 它与管路特性曲线DE相交于A点, 该点就是泵并联运行后的工作点, 此时流量为qv A, 压力为HA;以并联后的工作点A作横坐标的平行线分别交于两台泵的性能曲线于A1、A2两点, 此即工频泵、调速泵并联运行时各自的工作点, 流量分别为qv A1、qv A2, 总流量qv A=qv A1+qv A2, 扬程为HA=HA1=HA2。

假设此时运行工况为表1中所示的2009年11月6日正常运行工况, 给水母管的压力为14.65 MPa, 压力值偏高, 需利用液力偶合器进行调整, 将2#液力偶合泵的转速从n2调整下降为n3, 液力偶合泵的Q-H性能曲线再次发生变化, 由曲线N2变为曲线N3, 并联运行后泵的特性曲线也相应发生变化, 根据泵并联运行规律可画出并联运行Q-H性能曲线N1+N3。此时泵并联运行的性能曲线将变为图2所示。

由图2中可看出, 2#液力偶合泵的性能Q-H曲线N3, 与管路特性曲线DE相交于B′点, 此点为2#泵在转速n3单独运行时的工作点, 此时流量为qv B′, 泵并联运行性能Q-H曲线N1+N3, 它与管路特性曲线DE相交于A′点, 该点就是泵并联运行后的新的工作点, 此时流量为qv A′, 压力为HA′;以并联后的工作点A′作横坐标的平行线分别交于两台泵的性能曲线于A1′、A2′两点, 此即工频泵、调速泵 (n3) 并联运行时各自的工作点, 流量分别为qv A1′、qv A2′, 扬程为HA′=HA1′=HA2′。

由图2还可看出, 当调整2#液力偶合泵转速由n2下降至n3时, 给泵的母管压力发生变化, 给水母管压力由HA下降到HA′, 总流量由qv A减少为qv A′, 此时降速泵的流量由qv A2减少为qv A2′, 而工频泵的流量则由qv A1增加至qv A1′, 这表明两台泵性能相差变大, 并联运行后每台泵输出的流量差异变大。

由图2可看出qv A′<qvc+qv B′, HA>HB′, HA>HC, 这表明, 两台不同性能的泵并联时的总流量qv A′等于并联后各泵输出流量之和, 即qv A′=qv A1′+qv A2′, 而总流量qv A′却小于并联前的总输出流量qvc+qv B′, 其减少的量随台数的增多, 管路特性曲线变陡而增大, 也就是并联后总输出流量减少得越多。

总之, 当并联运行的给水泵当中有一台给水泵进行降速运行时, 变频泵的扬程逐渐降低, 变频泵流量qVB快速减少;工作点B的扬程也随着降低, 使总的流量qVA减少;因此工频泵的扬程也降低, 工频泵流量qv A1反而略有增加, 此时工频泵易发生过载。所以说如果在目前的运行状态下对2#给水泵进行降速运行, 3#、4#给水泵的功率必然增加, 根据表1中数值可推论得出3#、4#给水泵会大于现有功率1017 k W下运行 (给水泵的额定功率为1000 k W) , 给水泵将出现严重超负荷运行, 影响给水泵的安全, 由此可见, 只靠一台变频泵调速来降低给水母管压力有一定的调节范围, 超过此范围就会出现工频泵超功率运行, 会出现给水泵过载现象有, 影响给泵安全运行, 为此需对给水泵进行改造。

2 给水泵改造方案确定

通过对给水系统运行状况的分析, 可以确认, 给水系统目前的运行方式存在着很大程度的能源浪费。因此针对实际运行状况, 在满足安全生产的前题下, 如何合理地降低给水系统压力, 以便最大限度地降低厂用电量, 实现节能降耗的目的, 这成了电厂迫在眉睫的任务。

2.1 电厂平衡给水泵与系统压力的方法

1) 降低泵的转速。根据简化泵的比例定律[1]:qvp/qvm=np/nm;Hp/Hm= (np/nm) 2;Pp/Pm= (np/nm) 3。式中:qvp为降速后的流量;qvm为降速前的流量;Hp为降速后的扬程;Hm为降速前的扬程;Pp为降速后的轴功率;Pm为降速前的轴功率;np为降速后实际转速;nm为降速前的实际转速。

根据以上公式可以看出, 通过对给泵进行降速, 可以达到降低泵的扬程, 减小泵的轴功率的目的, 但是采用这种方式需要在电机上增加变频器, 或在泵与电机之间增加液力耦合器才能实现降速调节。

2) 节流调节。节流调节就是在管路中装设节流总件 (各种阀门、挡板等) , 在给泵扬程与系统压力相差不大的情况下, 这是一种经常使用的方法。在系统设计时, 一般选用泵的扬程高于系统实际需要的扬程。在运行时通过调节出水管道上的阀门, 增加系统阻力, 使给水压力满足系统需要, 来保证系统流量。在这种情况下, 泵的流量、扬程、轴功率均无明显变化, 一部分功率损失在阀门上。但我公司第二热电站给水母管压力14.65 MPa左右, 而通过给水调节阀后的给水压力降为10.5 MPa左右, 压力损失太大, 压力损失30%左右, 采用此类调节方法, 不利于节能运行。

3) 切割叶轮外径。切割叶轮外径在泵的经济运行中是一个比较常用的手段。通过切割方法减小叶轮直径, 降低泵的流量、扬程、轴功率, 和降速调节有相似之处。给水泵叶轮的切割定律[2]为:Q/Q0= (D/D0) 3;H/H0= (D/D0) 2;P/P0= (D/D0) 5。式中:Q为切割后的流量;Q0为切割前的流量;H为切割后的扬程;H0为切割前的扬程;P为切割后的轴功率;P0为切割前的轴功率;D为切割后叶轮直径;D0为切割前的叶轮直径。

但是, 以上公式仅仅是一个经验公式, 实际上, 叶轮切割后, 其出口宽度、叶片出口角度, 叶片包角等均发生变化, 叶轮的性能参数偏离原设计参数, 效率要下降, 根据经验和有关数据, 效率下降2%~5%, 切割越大效率下降值越大;另一方面, 叶轮切割后, 叶轮外径与导叶之间的间隙增加, 使液体在间隙中流动路线变长, 增大了水力损失, 泵效率进一步下降。所以叶轮切割仍不利于泵的节能运行。

4) 减少多级泵的级数。同一根泵轴上装二个或多个叶轮, 液体依次流过每级叶轮, 级数越多, 扬程越高。例如DG160-150×10型泵是单吸多级节段式离心泵, 泵出口压力为15 MPa, 结合现场实际运行数据, 为确保设备在各工况下的安全运行, 给水母管压力12 MPa左右可满足生产需要, 根据离心泵的原理可知泵的出口压力与级数成以下比例:

式中:H1为减少叶轮级数后的扬程;H2为减少叶轮级数前的扬程;P1为减少叶轮级数后的轴功率;P2为减少叶轮级数前的轴功率;m1为减少叶轮级数后的叶轮级数;m2为减少叶轮级数前的叶轮级数。

在减少级数的时候, 泵的流量、效率不变, 扬程、轴功率减少, 有利于泵的节能运行。但是, 泵级数减少后, 泵的安装尺寸也要有较大变化, 基础、管道均要重新布置、重新安装, 改造成本过高。跟据目前现场的运行状况, 应考虑在不改变泵的安装尺寸的情况下, 减少泵的扬程。

经多方论证后, 最终决定对DG160-150×10型高压给水泵采取减少一级叶轮, 另外加工一件代叶轮轴套, 代替原叶轮在轴上的定位功能, 用此方案改造后给泵的外形及各接口位置尺寸不变, 改造后的给水泵可以直接安装在原系统中, 此方案简便、技术可行, 节电效果大, 经济收益明显。

3 给水泵改造方案实施

通过与给水泵厂家沟通联系, 决定在不影响热电厂正常生产的前提下, 逐台对4台给水泵进行减少一级叶轮的改造。改造前给水泵的剖面图如图4所示。

一般来说, 在对泵减少叶轮级数改造时, 不能拆除第一级叶轮, 否则增加吸水段阻力, 容易产生汽蚀, 可以拆除包括叶轮的中间一段[3]。针对本厂DG160-150×10型给水泵的具体情况, 决定将泵的中间第5级的叶轮、导叶、密封环全部摘掉, 另外加工一件代叶轮轴套, 代替原叶轮在轴上的定位功能, 这样, 从第四级叶轮出来的液体, 在经过第四级导叶后, 通过原第五级中段直接进入第六级叶轮进口, 因为第五级中段是一个空腔, 阻力很小, 所以水力损失可以忽略不计, 这样一台10级泵在不改变外形安装尺寸的条件下, 就变成了一台9级泵, 其性能参数除扬程、轴功率外, 与DG160-150×9型泵几乎完全一致, 在保持泵的流量不变情况下, 理论上泵的扬程下降10%, 泵的轴功率也会下降10%。

改造后的给水泵的剖面图如图5所示。

4 给水泵改造后运行状况及节能效果

我公司第二热电站利用给水泵大修的机会, 对4台给水泵分别进行了改造, 1#、2#、3#、4#给水泵分别于2010年1月、2010年8月、2010年4月和2010年12月进行减少一级叶轮的改造, 改造后投入生产运行 (正常生产情况下, 给泵三用一备) , 运行工况良好, 给水母管压力下降了1.5 MPa左右, 节电12.9%, 达到了改造的目的。运行数据统计如表2所示。

从表1、表2对比中可看出给水母管压力比给水泵改造前下降了1.55 MPa, 完全达到了预期的目的。

从表3中可计算出:给水泵在改造前输出吨水的电功率为7.086 k W/t;给水泵在改造后输出吨水的电功率为6.186 k W/t。

给泵一年运行费用对比 (3台锅炉按130 t/h、炉年运行小时数为8000 h, 3台给泵给水流量按135 t/h) :给水泵在改造前年运行耗电量为7.086×135×3×8000=22 958 640 (k W·h) ;给水泵在改造后年运行耗电量为6.186×135×3×8000=20 042 640 (k W·h) 。给水泵改造后一年节约电量为22 958 640-20 042 640=2 916 000 (k W·h) ;按我公司第二热电站平均供电标煤耗375 g/ (k W·h) 计算, 给泵改造后年可节约375×2 916 000=1093.5t标煤, 折合原煤1530.9 t。

给泵改造后一年节约运行费用:1530.9×600=91.85万元。

4台给泵改造费用 (包括给泵现场安装费用) 仅32万元左右, 投资成本4个半月就可收回。

5 结论

通过减少多级泵的级数, 来降低给泵出口压力, 以实现降低厂用电的目的, 是经济实用的方法。我公司第二热电站通过对给水泵减少一级叶轮的改造, 年可节省厂用电291.6万k W·h, 相当于节约1093.5 t标煤。投资成本4个半月就可收回。

摘要：泰州梅兰热电有限公司第二热电站锅炉给水采用的是母管制, 由于泵炉匹配不好, 造成给水泵常年处于高扬程、低效率运行状态, 而给水的高压力通过锅炉给水调节门进行节流调节后, 节流损失大, 调节门冲刷严重, 为此决定对给水泵进行减少叶轮级数的技术改造。文中介绍的DG160-150×10型给水泵技术改造, 不仅方法简便, 而且技术可行, 实际改造后节电效果明显, 经济收益非常显著。

关键词：锅炉,给水泵,技术改造,节电

参考文献

[1]郭立军, 何川.泵与风机[M].北京:中国电力出版社, 2004.

[2]蔡增基, 龙天渝.流体力学[M].北京:中国建筑工业出版社, 1999.