張鐵海　王宏剛　馮云山　王小霞　王永標(biāo)　王利軍

摘 要：熱網(wǎng)循環(huán)水泵是供熱系統(tǒng)中最主要的設(shè)備之一，其選型是否合適，對(duì)供熱系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。一部分熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱網(wǎng)循環(huán)水泵設(shè)計(jì)選型時(shí)揚(yáng)程偏高，使得水泵出口閥處于嚴(yán)重節(jié)流狀態(tài)，一方面由于嚴(yán)重的節(jié)流損失使其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性大為下降，另一方面存在著泵的振動(dòng)增加、電機(jī)易過(guò)負(fù)荷等安全風(fēng)險(xiǎn)，使其安全經(jīng)濟(jì)性大為下降。通過(guò)對(duì)存在該類(lèi)問(wèn)題的熱網(wǎng)循環(huán)水泵進(jìn)行安全節(jié)能優(yōu)化改進(jìn)實(shí)例探討，進(jìn)一步分析引起這一問(wèn)題的原因、后果和可以采取的補(bǔ)救措施。

關(guān)鍵詞：熱網(wǎng)循環(huán)水泵；節(jié)流損失；安全；節(jié)能；優(yōu)化改進(jìn)

引言

一些熱電聯(lián)產(chǎn)的抽汽供熱式機(jī)組，由于其熱網(wǎng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)存在供熱面積不確定的因素，通常采取用最大的供熱面積來(lái)進(jìn)行熱網(wǎng)的設(shè)備選型。在實(shí)際運(yùn)行中存在熱網(wǎng)設(shè)備容量偏大的問(wèn)題，尤以熱網(wǎng)循環(huán)水泵揚(yáng)程偏高的問(wèn)題最為突出。目前多數(shù)電廠解決該類(lèi)問(wèn)題的辦法是節(jié)流水泵出口閥來(lái)改變熱網(wǎng)管網(wǎng)特性曲線，導(dǎo)致熱網(wǎng)循環(huán)水泵運(yùn)行的安全經(jīng)濟(jì)性大為下降。以某熱電廠熱網(wǎng)循環(huán)水泵安全節(jié)能優(yōu)化改進(jìn)為實(shí)例，分析探討引起這一問(wèn)題的原因和危害，提出解決該類(lèi)問(wèn)題的優(yōu)化改進(jìn)方法。

1.概況及存在問(wèn)題

1.1 概況。某熱電廠為城市集中供熱的主要熱源點(diǎn)之一，電廠熱力站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)供熱首站）內(nèi)布置四臺(tái)加熱器，五臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)水泵，設(shè)計(jì)最大供熱面積800萬(wàn)平方米，最大供水流量8000t/h，供回水溫度130/70℃，其熱網(wǎng)循環(huán)水泵主要特性如下：型號(hào)KQSN400-M4/900T，流量1943t/h，揚(yáng)程1.78MPa，轉(zhuǎn)速1480rpm，配用電動(dòng)機(jī)功率1400KW。

1.2 實(shí)際運(yùn)行中存在問(wèn)題。一是熱網(wǎng)循環(huán)水泵出口管路上電動(dòng)閘閥僅能打開(kāi)全開(kāi)度的1/5左右，而此時(shí)電動(dòng)機(jī)電流已達(dá)額定值。二是熱網(wǎng)循環(huán)水泵多次發(fā)生電機(jī)燒損和泵軸承損壞的現(xiàn)象。即熱網(wǎng)循環(huán)水泵提供的揚(yáng)程很大一部分消耗在了水泵出口閥的節(jié)流損失上，造成能源的極大浪費(fèi)。另出口閥長(zhǎng)期節(jié)流水流沖刷閥芯加重，導(dǎo)致出口閥失去關(guān)斷功能，成為極大的安全隱患。

2.原因分析：

造成上訴狀況的根源在于循環(huán)水泵特性曲線與熱網(wǎng)管路特性曲線無(wú)交點(diǎn)，如圖1所示。左上部分G-H線為KQSN400-M4/900T的流量-揚(yáng)程曲線（四臺(tái)泵并列運(yùn)行時(shí)的G-H曲線），下部的虛線為供熱管網(wǎng)特性曲線，它與G-H曲線無(wú)交點(diǎn)，B、C點(diǎn)為理想的工作點(diǎn)。在虛線上方的實(shí)線為水泵出口閥門(mén)節(jié)流后的管路網(wǎng)特性曲線，它與G-H曲線的交點(diǎn)A既為水泵的實(shí)際工作點(diǎn)，對(duì)應(yīng)流量為8000m3/h，揚(yáng)程1.69MPa（169mH2O），圖中△H為節(jié)流損失。產(chǎn)生這一情況與以下原因有關(guān)：

2.1泵選型時(shí)揚(yáng)程選取偏高

1）運(yùn)行中通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試熱網(wǎng)管路實(shí)際阻力為115 mH2O（流量8000 m3/h）。

2）泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程178 mH2O遠(yuǎn)高于管網(wǎng)實(shí)際阻力。由圖1、可知：理想的水泵工作點(diǎn)揚(yáng)程H=△P=115 mH2O。即：泵的實(shí)際揚(yáng)程178 mH2O遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離泵理想工作點(diǎn)揚(yáng)程115 mH2O。

2.2實(shí)際運(yùn)行中熱網(wǎng)循環(huán)水量達(dá)不到設(shè)計(jì)值，管路阻力隨流量降低而減小。電廠實(shí)際運(yùn)行中供水流量保持在5000 t/h，對(duì)應(yīng)熱網(wǎng)管路阻力50 mH2O左右，也即熱網(wǎng)循環(huán)水泵只須提供50 mH2O的揚(yáng)程即可。電廠配置揚(yáng)程均為178 mH2O的五臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)水泵，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出實(shí)際運(yùn)行的需要。

3.安全節(jié)能優(yōu)化改進(jìn)內(nèi)容

3.1 KQSN400-M4/900T型泵葉輪切削。綜合熱網(wǎng)系統(tǒng)熱負(fù)荷實(shí)際值、設(shè)計(jì)值以及安全裕量等因素，確定熱網(wǎng)循環(huán)水泵改后參數(shù)為：流量2200t/h，揚(yáng)程115mH2O。根據(jù)模型試驗(yàn)及優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，采用特殊的車(chē)削方式車(chē)削葉輪外徑13.08%。

3.2 KQSN400-M4/900T型泵原葉輪、蝸殼通流部分改造。為了彌補(bǔ)葉輪車(chē)削后泵效率下降和進(jìn)一步提高泵流量、效率、汽蝕性能及泵的穩(wěn)定性，進(jìn)行如下改進(jìn)：

1）葉輪葉片進(jìn)出口葉型優(yōu)化；2）葉輪軸面流道型線的優(yōu)化；3）葉輪整體流道優(yōu)化；4）在國(guó)內(nèi)首次采用鑲焊的特殊加工工藝，將雙隔舌加長(zhǎng)438mm，隔舌端頭采用魚(yú)頭形葉型，擴(kuò)大喉口面積13.6%，提高泵的流量和效率；

3.3 提高檢修裝配工藝

1）葉輪做靜平衡、高速動(dòng)平衡試驗(yàn)和探傷檢查；2）嚴(yán)格按廠家工藝要求進(jìn)行組裝，并保證合理的密封間隙；3）為了避免低流量時(shí)轉(zhuǎn)子串動(dòng)，提高泵的穩(wěn)定性，組裝時(shí)必須將軸頭側(cè)推力軸承外圈壓死；

4.優(yōu)化改進(jìn)結(jié)果及分析

4.1優(yōu)化改進(jìn)前后性能測(cè)試及效果對(duì)比分析。在改前和改后對(duì)熱網(wǎng)循環(huán)水泵分別進(jìn)行了不同工況下的性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖2，由圖2對(duì)比分析得出：

〖KH*2〗〖JZ〗〖XC張鐵海2.TIF；%60%60〗〖TS（〗〖JZ〗〖HT7.H〗〖TS）〗

1）單泵運(yùn)行時(shí)，電流下降了50A左右；雙泵運(yùn)行時(shí)電流之和下降了62A左右，平均每小時(shí)節(jié)電480Kwh以上，整個(gè)供熱期6個(gè)月，可節(jié)電207萬(wàn)Kwh，按上網(wǎng)電價(jià)0.31元/Kwh計(jì)算，年效益64.17萬(wàn)元；

2）#5熱網(wǎng)循環(huán)水泵改后泵的效率提高了3-8%，最高運(yùn)行效率從72.93%提高到了79.15%，居國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平；

4.2 改后熱網(wǎng)循環(huán)水泵運(yùn)行平穩(wěn)振動(dòng)小，解決了泵軸承易損壞的問(wèn)題。

4.3 改后#5熱網(wǎng)循環(huán)水泵出口閥全開(kāi)后，電機(jī)電流128A低于額定值160A，解決了電機(jī)易過(guò)負(fù)荷的問(wèn)題。

5.結(jié)論

本次熱網(wǎng)循環(huán)水泵安全節(jié)能優(yōu)化改進(jìn)在所有部件及管道均不變動(dòng)的前提下，通過(guò)葉輪切削及葉輪、蝸殼通流部分改造，解決了運(yùn)行中泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程高，電機(jī)易過(guò)負(fù)荷的問(wèn)題，泵的安全穩(wěn)定性得到提高，優(yōu)化改進(jìn)所取得的節(jié)能效果顯著。（作者單位：包頭第一熱電廠）

參考文獻(xiàn)

[1] 李善化等，集中供熱管道水力計(jì)算，《集中供熱設(shè)計(jì)手冊(cè)》1996年

[2] 武學(xué)素，供熱的調(diào)節(jié)方法，《熱電聯(lián)產(chǎn)》1988年7月

[3] 華北電力節(jié)能檢測(cè)中心等，水泵的性能檢測(cè)，《電力節(jié)能檢測(cè)實(shí)施細(xì)則》2007年7月