劉建偉

［摘要］給水泵是熱力發(fā)電廠的主要輔助設(shè)備之一，其作用就是連續(xù)不斷地可靠地向鍋爐供水。長(zhǎng)海電廠50MW機(jī)組配套的給水泵由于選型不合理，運(yùn)行時(shí)揚(yáng)程大大高于鍋爐上水所需的正常壓力，使泵出口逆止閥、電動(dòng)再循環(huán)閥及鍋爐給水調(diào)節(jié)閥閥芯磨損嚴(yán)重，系統(tǒng)運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性差。本文分析了其中的原因及其對(duì)系統(tǒng)的危害，并對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)改造，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。此外還對(duì)給水系統(tǒng)改造后的節(jié)能降耗情況進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析。

［關(guān)鍵詞］給水系統(tǒng) 給水泵 改造 經(jīng)濟(jì)分析

中圖分類號(hào):TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1、概述

長(zhǎng)海電廠FC50-8.83/1.37型非調(diào)整抽汽式汽輪機(jī)（由N50-8.83/535-Ⅱ型汽輪機(jī)改造而成）與杭州鍋爐廠生產(chǎn)的NG-220/9.98-M10自然循環(huán)汽包爐（汽包壓力為11.28MPa），組成單元制系統(tǒng)，共有兩臺(tái)沈陽水泵廠生產(chǎn)的DG270-140B型給水泵，其中一臺(tái)運(yùn)行，另一臺(tái)備用。給水泵的主要技術(shù)規(guī)范見表1，電機(jī)的技術(shù)規(guī)范見表2。

表1.給水泵主要技術(shù)規(guī)范

型號(hào) 流量(m3/h) 揚(yáng)程(m) 功率(kw) 轉(zhuǎn)速(r/min) 效率(%)

DG270-140B

(十級(jí)離心泵) 320 1500 1722 2985 76

表2.給水泵電機(jī)主要技術(shù)規(guī)范

型號(hào) 容量(KW) 電壓(V) 電流(A) 轉(zhuǎn)速(r/min)

YK2000-2/990 2000 6000 218.4 2987

給水泵出口逆止閥型號(hào)為H48H-200，電動(dòng)再循環(huán)閥型號(hào)為J961Y-250，其在系統(tǒng)中的連接如圖1所示。

2、給水系統(tǒng)存在的主要問題

（1）給水泵出口逆止閥及電動(dòng)再循環(huán)閥門磨損嚴(yán)重，檢修工作頻繁。

（2）鍋爐給水調(diào)節(jié)閥因前后壓差大盤根磨損嚴(yán)重，造成多次停爐停機(jī)處理。

（3）由于給水泵的出口壓力遠(yuǎn)高于鍋爐所需正常給水壓力，造成壓頭損失，從而造成電能的浪費(fèi)。

（4）由于給水泵電動(dòng)再循環(huán)閥門磨損后造成泄漏，使高壓給水在給水泵與除氧器之間做無用循環(huán)，造成不必要的電能損耗。

（5）由于電動(dòng)再循環(huán)閥門的損壞頻繁，需經(jīng)常更換閥門及電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，引起檢修費(fèi)用及工作量的增加。

3、原因分析

給水泵揚(yáng)程由以下各項(xiàng)確定：

H泵=H靜+P汽包+H系+H閥

其中：

H泵——給水泵揚(yáng)程；

H靜——泵出口至鍋爐進(jìn)水口水柱靜壓；

P汽包——鍋爐汽包壓力；

H系——給水泵出口至鍋爐省煤器入口管路系統(tǒng)沿程阻力和局部損失之和（不包括給水調(diào)節(jié)閥的壓力損失）；

H閥——給水調(diào)節(jié)閥的壓力損失 。

根據(jù)有關(guān)資料，給水泵出口壓力為Pgs出=1.25 P汽包=1.25×11.28=14.1MPa即可滿足鍋爐正常進(jìn)水。南海長(zhǎng)海發(fā)電廠的兩臺(tái)給水泵原設(shè)計(jì)是根據(jù)三爐兩泵運(yùn)行的規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)和選型的。但由于受到國(guó)家能源政策、環(huán)保等各方面的限制，長(zhǎng)海電廠再上同類型機(jī)組的可能性不大，因此一直以來給水泵出口壓力為15.2MPa，此壓力遠(yuǎn)高于鍋爐要求的給水壓力14.1 MPa。

下面再?gòu)慕o水泵的性能曲線來分析。給水泵在額定工況（設(shè)計(jì)的最佳工況）下運(yùn)行時(shí)，給水泵的工作點(diǎn)為性能曲線H-Q與管道特性曲線Ⅰ的交點(diǎn)A，在這種情況下給水調(diào)節(jié)閥在小范圍內(nèi)參與調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)閥壓力損失很小，系統(tǒng)運(yùn)行在高效區(qū)。但由于設(shè)計(jì)和選型不合適等原因，導(dǎo)致實(shí)際情況下泵的揚(yáng)程偏離理想情況較大，即給水泵富裕揚(yáng)程偏大。此時(shí)為了保證鍋爐汽包壓力和給水流量不變，只有采用節(jié)流調(diào)節(jié)（即改變給水系統(tǒng)的管路特性），其方法就是將調(diào)節(jié)閥門關(guān)小，增大管道系統(tǒng)阻力，這時(shí)實(shí)際的管道特性曲線變陡，如圖2中的虛線Ⅱ。這時(shí)給水泵的實(shí)際工作點(diǎn)為B點(diǎn)。在工作點(diǎn)B的實(shí)際效率為，顯然由于給水泵揚(yáng)程的增加，導(dǎo)致管路系統(tǒng)的壓力偏高和調(diào)節(jié)閥的壓力損失增加，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率降低。如圖2所示。

4、對(duì)給水系統(tǒng)的不利影響

4.1對(duì)系統(tǒng)安全性的不利影響

由上述分析可知，給水系統(tǒng)存在上述問題的原因主要是給水泵選型不恰當(dāng)，使給水泵的揚(yáng)程和流量均偏大，這給系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來以下危害：

??a、由于給水泵揚(yáng)程偏大，為保證給水系統(tǒng)正常運(yùn)行，則給水調(diào)節(jié)閥將長(zhǎng)期在嚴(yán)重節(jié)流的狀態(tài)下工作，給水調(diào)節(jié)閥前后的壓差較大，高壓給水對(duì)給水調(diào)節(jié)閥的閥芯磨損加劇，對(duì)閥門設(shè)備帶來不利影響，嚴(yán)重時(shí)甚至停爐停機(jī)。同樣對(duì)給水泵出口逆止閥和電動(dòng)再循環(huán)閥的磨損也會(huì)加大，使這些閥門壽命降低。

b、由于給水泵揚(yáng)程偏大，如未能及時(shí)調(diào)節(jié)，將導(dǎo)致流量增加很快，流量增加到一定值時(shí)，將會(huì)使泵體產(chǎn)生氣體，發(fā)生汽蝕和供水不足的現(xiàn)象，威脅到機(jī)組的安全運(yùn)行。

4.2對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的不利影響

為保證給水系統(tǒng)在給水泵揚(yáng)程偏高的情況下能正常運(yùn)行向鍋爐供水，給水調(diào)節(jié)閥必須參與調(diào)節(jié)，即將給水泵揚(yáng)程的增加消耗到給水調(diào)節(jié)閥節(jié)流的阻力損失上，使管路系統(tǒng)額外的損失增加，降低了整個(gè)系統(tǒng)的效率，白白消耗廠用電，對(duì)電廠的經(jīng)濟(jì)性帶來不利影響。

5、給水系統(tǒng)改造方案

鑒于以上問題，認(rèn)真分析給水泵制造廠提供的技術(shù)資料，從我廠的實(shí)際情況出發(fā)，最終確定采用以下改造方案，并利用機(jī)組大修時(shí)間進(jìn)行改造。

5.1將給水泵由原來的10級(jí)改為9級(jí)，將第6級(jí)葉輪拆除，加裝過流套

改造后給水泵性能參數(shù)為：

流量Q＝320m3/h

揚(yáng)程H＝1400mH2O＝13.5Mpa（給水泵出口壓力Pgs出＝H＋Pgs進(jìn)＝13.5+0.6＝14.1 Mpa）

5.2給水泵出口逆止閥及電動(dòng)再循環(huán)閥采用更先進(jìn)的產(chǎn)品

將給水泵出口逆止閥及電動(dòng)再循環(huán)閥門更換為上海電力修造總廠浦東分廠的針對(duì)給水泵逆止閥及再循環(huán)閥易磨損和泄漏問題進(jìn)行專門設(shè)計(jì)的全新產(chǎn)品。

6、改造后的實(shí)驗(yàn)及性能比較

對(duì)給水泵通流部分、出口逆止閥、再循環(huán)電動(dòng)閥進(jìn)行改造后，給水泵出口壓力能滿足鍋爐上水的需要，而且給水泵的揚(yáng)程及運(yùn)行電流均有了大幅度下降，提高了運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

a、改造前給水流量為200t/h時(shí)，揚(yáng)程為1500米，給水調(diào)節(jié)門前后壓力分別為14.2MPa和11.5MPa，壓差2.7MPa。改造后，在給水流量200t/h時(shí)揚(yáng)程為1400米，給水調(diào)節(jié)門前后壓分別為13.2MPa和11.5MPa，壓差為1.7MPa。給水調(diào)整閥的壓力損失明顯降低。

b、試驗(yàn)結(jié)果表明，改造后電機(jī)運(yùn)行電流由180A下降為165A，功率由原來的1644KW下降至1507KW，給水泵電耗明顯下降。

c.改造后，揚(yáng)程下降1.0MPa，功率下降137KW。

7、改造后經(jīng)濟(jì)效益分析

7.1主要改造費(fèi)用

每臺(tái)給水泵的改造費(fèi)用見表3。

表3. 每臺(tái)給水泵改造費(fèi)用

序號(hào) 項(xiàng) 目 型 號(hào) 數(shù)量 單位 費(fèi)用（元）

1 給水泵改造設(shè)計(jì)、材料、安裝費(fèi)用 DG270-140B型給水泵由十級(jí)改為九級(jí) 1 臺(tái) 32500

2 出口逆止閥 H44Y-25C、DN175（法蘭實(shí)配） 1 臺(tái) 39800

3 電動(dòng)再循環(huán)閥門 L961Y-25C、DN50電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為揚(yáng)州DZW95典型執(zhí)行器 1 臺(tái) 22500

4 減壓裝置 ZJ440 1 臺(tái) 8750

5 其它輔助材料 10650

合計(jì) 114200

按照以上項(xiàng)目改造給水泵，每臺(tái)給水泵改造費(fèi)用為￥11.42萬元，兩臺(tái)泵改造費(fèi)用共為￥22.82萬元。

7.2給水泵改造后經(jīng)濟(jì)效益分析

a、計(jì)算公式

對(duì)于給水泵進(jìn)行改造后的年經(jīng)濟(jì)效益按下式計(jì)算：

年經(jīng)濟(jì)效益＝節(jié)約的能源費(fèi)+節(jié)約的檢修費(fèi)用＝N節(jié)約×P電＋節(jié)約的檢修費(fèi)用

b、公式說明：

N節(jié)約—節(jié)約的廠用電量。改造前給水泵運(yùn)行一段時(shí)間后自動(dòng)再循環(huán)及電動(dòng)再循環(huán)閥門均會(huì)出現(xiàn)泄漏情況，在鍋爐給水流量為200t/h情況下，電流由沒有泄漏時(shí)的170A升至180A，電流升高了10A，而每年的給水泵漏水時(shí)間h漏水約為3500h；泵體改造后在沒有泄漏情況下，鍋爐給水流量200t/h時(shí)，電流下降為165A，比改造前降低了5A，給水泵的年運(yùn)行時(shí)間h運(yùn)行以6000h計(jì)算；給水泵的電機(jī)電壓為6KV,功率因數(shù)cosφ為0.88。則

N節(jié)約＝×U×（I漏-I原）×cosφ×h漏水＋×U×5×cosφ×h運(yùn)行

＝×6000×10×0.88×3500＋×6000×5×0.88×6000

＝320083 kW·h +274357 kW·h＝594440 kW·h

P電—電費(fèi)單價(jià)。以0.5元/kW·h計(jì)算。

節(jié)約的檢修費(fèi)用—改造后每年節(jié)約的檢修費(fèi)用。以改造前每年損壞的給水泵電動(dòng)再循環(huán)閥門四個(gè)，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩個(gè)來計(jì)算。閥門的價(jià)格為￥2830元/個(gè)，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的價(jià)格為￥6420元/個(gè)；因檢修引起其它費(fèi)用約為￥5000元。則

節(jié)約的檢修費(fèi)用＝2830元×4＋6420元×2＋5000元

＝11320元+12840元＋5000元＝29160元

c、年經(jīng)濟(jì)效益＝594440kW·h×0.5元/kW·h＋29160元＝297220元+29160元

＝326380元

7.3給水泵改造投資收益分析

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果分析，兩臺(tái)給水泵及相應(yīng)的出口逆止閥和再循環(huán)閥門都改造，其投資改造的費(fèi)用為￥22.82萬元，而改造后一年的經(jīng)濟(jì)效益為￥32.638萬元，則投資回收期為0.7年，因此改造后的經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。高溫高壓機(jī)組給水泵廠用電約占整個(gè)電廠廠用電的40%,因此降低給水泵的廠用電消耗對(duì)提高全廠的經(jīng)濟(jì)效益具有十分重要的作用。

8、結(jié)束語

安全運(yùn)行和節(jié)能降耗永遠(yuǎn)是電力企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取勝的法寶。長(zhǎng)海電廠給水系統(tǒng)改造后，系統(tǒng)能效更匹配，給水調(diào)節(jié)門等設(shè)備磨損大大減小，消除了機(jī)組的安全隱患，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性，降低了能耗及檢修工作量。因此，這次改造是成功的。本次成功改造也對(duì)其它電廠解決類似問題具有很好的借鑒意義。

[參考資料]

[1] 劉立主編.流體力學(xué) 泵與風(fēng)機(jī)（第二版）.北京：中國(guó)電力出版社，2007

[2] 葉濤主編.熱力發(fā)電廠（第二版）. 北京：中國(guó)電力出版社，2007

[3] 山西省電力工業(yè)局編.汽輪機(jī)設(shè)備運(yùn)行技術(shù). 北京：水利電力出版社，1985