300MW机组循环水泵改造及经济性评价

<table class="header" cellspacing="0" cellpadding="2" width="590" align="center" border="0"><tbody><tr align="center"><td class="header"></td></tr></tbody></table><table class="header" cellspacing="0" cellpadding="2" width="590" align="center" border="0"><tbody><tr align="center"><td class="header"><hr width="580" size="1"/></td></tr></tbody></table><table cellspacing="0" cellpadding="2" width="590" align="center" border="0"><tbody><tr align="center"><td></td></tr></tbody></table><table cellspacing="0" cellpadding="8" width="590" align="center" border="0"><tbody><tr align="center"><td><table cellspacing="0" cellpadding="5" width="100%" border="0"><tbody><tr><td><span class="articlebody"><!--Element not supported - Type: 8 Name: #comment--><br/>摘要&nbsp;&nbsp;本文详细阐述了国产300MW机组循环水泵存在的共性问题，主要影响因素分析，节能技术改造措施，改造后设计参数确定原则及经济性分析，为同类型机组实施循环水泵节能技术改造提供了科学依据和宝贵经验。<br/>关键词&nbsp;&nbsp;300MW机组；&nbsp;&nbsp;循环水泵；&nbsp;&nbsp;扬程；&nbsp;&nbsp;流量<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;双辽发电厂一、二号机组由于循环水泵设计扬程偏高、流量偏小、制造工艺粗糙等因素影响，致使循环水泵的实际运行工况严重偏离设计工况点，造成循环水泵容量匹配及运行方式不合理，特别是冬季单机单泵运行时，泵电机电流严重超设计值，造成全年厂用电率较同类型机组偏高；机组在夏季运行时真空偏低，给机组运行安全性及经济性均带来不利影响。为了查清循环水泵存在的问题及其影响原因分析，对双辽发电厂一号机组1A循环水泵和循环水系统进行了实际运行性能诊断试验，并提出改造方案，实施后取得了预期的效果。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;1 设备概况<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;双辽发电厂一、二号汽轮机是由哈尔滨汽轮机制造有限公司引进美国西屋公司技术生产的N300-16.7/537/537型、亚临界、具有一次中间再热、单轴、双缸双排汽、凝汽式汽轮机。机组配套的凝汽器为N-15770型，冷却面积为15770m2，设计循环水温度为20℃，设计冷却水流量为28162t/h，采用闭式冷却循环系统。每台机组配置2台型号为1400S24型卧式双吸离心泵，该泵原设计参数为：流量18000m3/h，扬程24m，效率85.5%，配套电动机功率1600kW。泵组实际运行效率较设计值偏低10-15个百分点。通过对国内同类型机组循环水泵改造情况调研及厂内循环水泵改造效果技术经济论证，认为实施循环水泵节能降耗改造是必要的和可行的。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2 改造前试验分析<br/>为了查清循环水泵存在的问题及其影响原因分析，为实施循环水泵节能技术改造和优化运行方式提供科学依据，于2000年4月及2000年8月由双辽发电厂、国电公司热工研究院、吉林省电科院参加，共同对一号机组1A循环水泵和循环水系统进行了实际运行性能诊断试验。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2.1&nbsp;&nbsp;一号机组1A循环水泵性能试验结果及分析<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2.1.1一号机组1A循环水泵改造前性能试验结果见表1。<br/>表1：&nbsp;&nbsp;&nbsp; <center><img alt="" src="http://www.chinapower.com.cn/articleimages/1040/art1040350_1.jpg"/></center><br/>一号机组1A循环水泵改造前实测性能数据汇总表<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2.1.2从表1可以看出，在设计流量和扬程下，循环水泵实际运行效率为75.19%，比设计效率偏低10个百分点；在最大流量和最低扬程下，循环水泵实际运行效率为69.99%，比设计效率偏低15个百分点。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2.1.3 根据凝汽器设计冷却水量要求，循环水泵流量应适当增大，扬程适当降低，在保证冬季单机单泵运行方式满足冷却水量前提下，尽可能延长春、秋两季单机单泵运行时间。既有利于泵经济运行方式调整，又能达到降低耗功大的目的。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2.2 一号机组循环水系统阻力特性试验结果及分析<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2.2.1一号机组循环水系统阻力特性试验结果见表2。<br/>表2：&nbsp;&nbsp;&nbsp;一号机组循环水系统阻力试验数据汇总表<br/>循环水系统流量 m3/s 0 5 6 7 8 9 9.46<br/>泵出口压力 kPa 127.4 158.9 172.7 189.1 208 229.4 240<br/>单台机组循环水系统阻力特性方程 P=127.4+1.258*Q*Q<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2.2.2从试验结果可以看出，随着流量的增加循环水系统阻力逐渐增加，当流量由9m3/s继续增加时，循环水系统阻力增加幅值逐渐趋于恒定。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2.2.3一号机组循环水系统阻力特性试验结果比较理想，对于实施循环水泵降低扬程，增加流量，提高效率改造具备一定的有利条件。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2.3循环水泵存在的问题及原因分析<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2.3.1在设计工况下，循环水泵实测运行效率偏低，与设计值相比降低10-15个百分点。造成循环水泵效率低的原因主要有两点：一是1400S24型循环水泵自身设计技术水平、制造工艺质量存在严重问题；二是1400S24型循环水泵设计扬程偏高，与系统阻力不匹配。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2.3.2循环水泵设计扬程偏高，循环水泵严重偏离设计工况点运行。根据试验结果，当循环水泵扬程达到18m，凝汽器入口循环水压力达到0.14-0.15MPa时，即能满足循环水上塔要求。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2.3.3循环水泵设计流量偏小。一方面造成春、秋两季单机单泵经济方式运行时间短。另一方面给循环水泵经济运行方式调整带来不便。根据试验数据结果，单机单泵运行工况时，循环水流量为22800-23300m3/h；单机双泵运行工况时，循环水流量为34600-36400m3/h；两机三泵运行工况时，循环水流量为55600-56400m3/h。因此，当夏季循环水温度偏高、凝汽器热负荷过大及铜管清洁度较差时，循环水量明显不足，影响机组运行真空过低。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2.3.4循环水泵容量匹配与运行方式不合理，造成循环水泵实际运行耗电量大。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3 循环水泵节能降耗改造<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3.1&nbsp;&nbsp;改造总体原则<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3.1.1在保证足以克服循环水系统阻力和凝汽器循环水回水正常上塔的前提下，尽量降低设计扬程，使泵设计扬程与系统阻力相匹配；<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3.1.2在循环水泵壳体流道尺寸和汽蚀余量条件允许的情况下，尽量增加设计流量；<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3.1.3根据凝汽器所需要的循环水量，结合系统阻力，通过对循环水泵叶轮优化设计，保证改造后泵实际运行效率达到预期的改造效果。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3.1.4保证改造后电动机不过载。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3.1.5通过技术经济论证，尽量降低改造投资，求取最佳的投入产出比和最高的投资回报率。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3.2&nbsp;&nbsp;改造实施方案<br/>循环水泵改造当时有两种实施方案可供选择：一是进行更换整台泵改造；二是进行更换叶轮等改造。根据循环水泵改造总体原则的要求和通过技术经济论证，最后确定了循环水泵最佳改造方案。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3.2.1循环水泵壳体、管道系统、电动机不做改动；<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3.2.2实施循环水泵叶轮、双吸密封环及护套改造；<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3.2.3改造后叶轮仍为双吸式，采用新型扭曲叶片和高效率流道优化设计，直径由1250mm改为1190mm；密封环按原泵壳与新叶轮尺寸重新配置，采用先进的加工工艺。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3.2.4 改造后泵的设计参数：扬程为19ｍ；流量为22000ｍ3/ｈ；效率为83.5%；汽蚀余量为9.3ｍ。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3.3&nbsp;&nbsp;改造后试验效果分析<br/>在国电公司热工研究院和吉林省电科院的指导下，于2001年11月利用一号机组大修机会，由双辽发电厂、长沙通大汩罗制泵有限公司共同合作，完成了一号机组1A循环水泵更换叶轮、密封环及护套改造。为鉴定循环水泵更换叶轮改造效果，于2001年12月，由吉林省电科院、双辽发电厂共同组织，对一号机组1A循环水泵进行了改造后性能鉴定试验。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3.3.1循环水泵改造后试验结果见表3。<br/>表3 <center><img alt="" src="http://www.chinapower.com.cn/articleimages/1040/art1040350_2.jpg"/></center><br/>1A循环水泵改造后鉴定试验结果汇总表<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3.3.2从改造后鉴定试验结果可以看出，在接近设计扬程条件下，循环水泵流量达到23976.95ｍ3/ｈ，比改造后设计值升高约2000ｍ3/ｈ，比改造前相同运行工况升高约600ｍ3/ｈ。循环水泵效率为84.08%，且在设计扬程（此时流量达到最大）和最高扬程（此时流量达到最小）工况下，效率偏差仅为2.32%，达到了改造后的预期目标。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3.3.3通过试验结果及运行实践证明，冬季单机单泵运行和夏季单机双泵并列运行，循环水量和扬程均能满足机组运行需要，上述两个工况点泵效率分别比改造前提高9%和11.7%。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3.3.4改造后，与改造前相比在相同流量和扬程条件下，循环水泵耗电量下降144.9ｋｗ，年节约厂用电量86.95万ｋｗｈ。按泵年运行6000小时，电价0.36元/ｋｗｈ计算，每年节约生产成本31.3万元人民币。每台泵改造投资（含材料费、人工费等）15万元人民币，运行半年时间即可回收全部改造投资，投入产出比为1：2.1。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3.3.5循环水泵改造后，由于流量增加，便于运行人员进行循环水泵经济运行方式调整。根据统计结果，单机单泵或两机三泵运行时间分别较改造前增加1400小时和900小时，循环水泵平均耗电率较改造前降低0.31%，经济效果显著。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;4 结论和建议<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;4.1&nbsp;&nbsp;通过试验效果分析及运行实践证明，1A循环水泵改造是成功的。彻底解决了我厂循环水泵存在的实际运行效率偏低问题，经济效益显著，具有推广应用价值。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;4.2&nbsp;&nbsp;建议在改造前必须查清设备存在问题的实质及根本原因。应该结合本单位设备的具体情况，因地制宜，采取措施，制定切实有效的实施方案，确保取得预期效果。避免生搬硬套，盲目改造，以及由此而造成不应有的损失，乃至技术改造失败。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;4.3&nbsp;&nbsp;建议在选择循环水泵改造协作生产厂家时，应组织工程技术人员进行调研，全面了解生产厂家的设计技术水平、加工工艺质量、改造经验、产品价格、售后服务、信誉度等资质条件及业绩情况，以保证改造后取得预期效果。<br/>参考文献：<br/>1) 双辽发电厂1、2机组循环水泵改造可行性报告&nbsp;&nbsp;国电热工研究院&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2000年6月<br/>2) 双辽发电厂1A循环水泵改造鉴定试验报告&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;吉林省电力科学研究院&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2002年1月<!--Element not supported - Type: 8 Name: #comment--></span></td></tr></tbody></table></td></tr></tbody></table>

不错的论文！